DISSERTAÇÃO DE MESTRADO SECAGEM DO …...de ciência e tecnologia de alimentos, esta pesquisa objetivou avaliar a secagem do resíduo agroindustrial da acerola em secador convectivo
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Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
SECAGEM DO RESÍDUO DE ACEROLA (Malphigia
emarginata DC.): ESTUDO DO PROCESSO E AVALIAÇÃO
DO IMPACTO SOBRE O PRODUTO FINAL.
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega
Orientadora: Profª. Dra. Roberta Targino Pinto Correia
Natal/RN
Março/2012
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega
SECAGEM DO RESÍDUO DE ACEROLA (Malphigia
emarginata DC.): ESTUDO DO PROCESSO E AVALIAÇÃO
DO IMPACTO SOBRE O PRODUTO FINAL.
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Química da
Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, como parte dos requisitos necessários
para obtenção do grau de Mestre em
Engenharia Química, sob orientação da Profª.
Dra. Roberta Targino Pinto Correia.
Natal/RN
Março/2012
Catalogação da Publicação na Fonte.
UFRN / CT / PPGEQ
Biblioteca Setorial ―Professor Horácio Nícolas Sólimo‖.
Nóbrega, Erly Maria Medeiros de Araujo.
Secagem do resíduo de acerola (malphigia emarginata dc.): estudo do processo
e avaliação do impacto sobre o produto final / Erly Maria Medeiros de Araujo
Nóbrega. - Natal, 2012.
102 f.: il.
Orientadora: Roberta Targino Pinto Correia
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
Centro de Tecnologia. Departamento de Engenharia Química. Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Química.
1. Desidratação - Dissertação. 2. Resíduo agroindustrial - Secagem -
Dissertação. 3. Resíduo de acerola - Valor bioativo e tecnológico - Dissertação. 4.
Impacto da secagem - Análise - Dissertação. 5. Liofilização - Dissertação. I.
Correia, Roberta Targino Pinto. II. Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
III. Título.
CDU 6.093.48 (043.3)
RN/UF/BSEQ
NÓBREGA, Erly Maria Medeiros de Araújo Nóbrega – Secagem do resíduo de acerola
(Malphigia emarginata D.C.): estudo do processo e avaliação do impacto sobre o produto
final. Dissertação de Mestrado, UFRN, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.
Área de concentração: Engenharia e Tecnologia de Alimentos. Natal/RN, Brasil.
Orientadora: Profª. Drª. Roberta Targino de Pinto Correia (DEQ – UFRN).
Resumo: O Brasil, um dos maiores produtores agrícolas atuais, tem conseguido aumentar sua
produção agroindustrial nos últimos anos. Em conseqüência a isso a geração de resíduos
também aumentou. Dessa forma, torna-se relevante a pesquisa de alternativas de uso racional
e econômico para esse tipo de matéria prima, incluindo operações unitárias de transformação
como a secagem. Diante da importância que os compostos bioativos apresentam para a área
de ciência e tecnologia de alimentos, esta pesquisa objetivou avaliar a secagem do resíduo
agroindustrial da acerola em secador convectivo de bandejas sob condições controladas de
temperatura de trabalho (60; 70 e 80ºC), velocidade do ar (4,0; 5,0 e 6,0 m/s) e espessura do
material (0,5; 0,62 e 0,75 cm), mediante aplicação de planejamento experimental do tipo
fatorial 23 + 3 pontos centrais. A partir disso, o impacto da secagem sobre as características
físico-químicas, cor, concentração de compostos bioativos selecionados e atividade
antioxidante do resíduo da acerola são abordados, tomando os resíduos in natura e liofilizado
como grupos-controle. Os pós do resíduo desidratado de acerola apresentaram presença de
pigmentos naturais, com coloração vermelha e amarela, sobretudo carotenóides (143,68 a
68,29 mg/g), antocianinas (290,92 a 90,11 mg/100 g), além de elevado teor de compostos
fenólicos (3261,11 a 2692,60 mg GAE eq/100 g amostra), proantocianidinas (61,33 a 58,46
eq/100 g amostra) e ácido ascórbico (389,44 a 739,29 mg/100 g), bem como expressiva
atividade antioxidante obtida pelo método DPPH (20,91 a 24,72 μg Trolox eq/g amostra). Os
dados experimentais mostraram diminuição da concentração de compostos fenólicos,
antocianinas, carotenóides, proantocianidinas e ácido ascórbico ocasionada pela secagem nas
condições estudadas. No entanto, a concentração final desses compostos detectada no produto
desidratado, bem como a caracterização colorimétrica e a estabilidade microbiológica
alcançada, caracteriza o pó do resíduo de acerola como ingrediente com elevado potencial
bioativo.
Palavras-chave: Resíduo agroindustrial da acerola, impacto da secagem, secador convectivo
de bandejas, liofilização, compostos bioativos, antioxidante.
NÓBREGA, Erly Maria Medeiros de Araújo Nóbrega – Secagem do resíduo de acerola
(Malphigia emarginata D.C.): estudo do processo e avaliação do impacto sobre o produto
final. Dissertação de Mestrado, UFRN, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.
Área de concentração: Engenharia e Tecnologia de Alimentos. Natal/RN, Brasil.
Abstract
Brazil, one of the largest agricultural producers in the world, has managed in recent years to
significantly improve its production. However, in response to this advance in the agro-
industrial sector, the generation of agro-industrial residues has also increased. New
technological alternatives have to be implemented in order to bring economic and rational use
of this material and drying is one of the possible choices. Considering the great importance
that bioactive compounds present for food science and technology, this research aims to
evaluate the air-drying process of acerola residue in a tray convective drier under controlled
temperature (60, 70 e 80ºC), air velocity (4.0, 5.0 e 6.0 m/s) and material width (0.5, 0.62 e
0.75 cm) by applying an experimental planning 23 + 3. Based on that, the impact on physical-
chemical characteristics, color, bioactive compounds concentration and antioxidant activity of
dried acerola waste was evaluated, having the in natura and freeze dried waste as control
groups. Dried acerola residue presented natural pigments, mainly carotenoids (143.68 - 68.29
mg/g) and anthocyanins (290.92 - 90.11 mg/100 g), which explain the red and yellow
instrumental color parameters observed. The acerola residue powder is also rich in phenolic
compounds (3261.11 -2692.60 mgGAEeq/100g), proanthocyanidins (61.33-58.46 eq/100g),
ascorbic acid (389.44 – 739.29 mg/100 g) and DPPH antioxidant activity (20.91 – 24.72 μg
Trolox eq/g). Results show decreased concentration of phenolic compounds, anthocyanins,
carotenoids, proanthocyanidins and ascorbic acid caused by the air-drying process. However,
even after the observed drying losses, the acerola residue powder can be considered a high
value food ingredient, considering the high bioactive compounds concentration found in the
final product, as well as the colorimetric characterization and microbiological stability of the
dried powder.
Keywords: Acerola agro industrial residue, drying impact, tray convective dryer, freeze
drying, bioactive compounds, antioxidant.
Para mim, a vida não é uma vela que se apaga rapidamente.
É uma espécie de tocha magnífica que carrego nesse momento
e quero que queime com o maior brilho possível,
antes de passá-la às próximas gerações.
George Bernard Shaw
DEDICATÓRIA
A minha querida tia, Maria da Assunção (in memorian),
por seu amor incondicional de mãe e incentivo ao longo da minha vida.
DEDICO
AGRADECIMENTOS
A Deus pelo dom da vida, por sua infinita bondade em guiar-me nos momentos mais
difíceis e não me deixar desistir.
A toda a minha família, em especial, aos meus queridos irmãos Erika Christine, Elise
Marianni e Rubens Thadeu, que mesmo distante geograficamente se fizeram presentes em
cada instante, por todo amor e cumplicidade.
Ao meu esposo, Carlos Eduardo, por todo amor, zelo e companheirismo de muitos
anos, além me apoiar e incentivar em todos os momentos dos meus estudos.
A minha orientadora, Profª. Dra. Roberta Targino Pinto Correia, pela confiança a mim
depositada, pelas palavras de incentivo em momentos difíceis, bem como orientações que
vieram enriquecer este trabalho.
As minhas amigas do LABTA, nas pessoas de Ana Luiza, Fátima, Juliana, Kátia,
Patrícia, Rosane e Suelane pelo apoio constante e incentivo a esta pesquisa, pelo espírito de
equipe e competência em todos os trabalhos desenvolvidos.
As minhas amigas de pós-graduação, em especial, Aline Maia, Evellin Priscila,
Graciana Dantas, Karen Avelar, Lívia Ramos, Luziany Adja e Rogéria Vidal, por todos os
momentos vivenciados durante estes dois anos.
Ao professor Dr. Edson Leandro de Oliveira pelo apoio e disponibilidade de seu
laboratório durante a realização do processo de secagem convectiva.
As professoras Dra. Gorete Ribeiro de Macêdo e Dra. Maria Inés Genovese que me
receberam em seus laboratórios, dando-me a oportunidade de realizar algumas análises.
Aos professores José Maria Correia da Costa, Kátia Nicolau Matsui, Nelly Holland,
pela contribuição na avaliação deste trabalho.
Aos Professores e colegas do PPGEQ, pela troca de experiência acadêmica e pessoal.
Aos funcionários do PPGEQ, Marzinha e Medeiros, pela disponibilidade e atenção.
A Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) pelo apoio acadêmico,
institucional e financeiro.
A Capes, por viabilizar está pesquisa, através da concessão da bolsa de estudo.
A Delícia da fruta, na pessoa de Paulo, que gentilmente cedeu o resíduo agroindustrial
da acerola, objeto de estudo desta pesquisa, pela parceria instituída e seus frutos alcançados.
Sumário
Folha de rosto Resumo
Abstract
Agradecimentos
Lista de figuras
Lista de tabelas
Lista de abreviaturas e siglas
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 16
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 20
2.1 ACEROLA ............................................................................................................................ 20
2.1.1 Aspectos Gerais ............................................................................................................... 20
2.2 COMPOSTOS BIOATIVOS EM ALIMENTOS ........................................................................... 23
2.2.1 Compostos fenólicos ....................................................................................................... 23
2.2.2 Carotenóides ................................................................................................................... 29
2.2.3 Ácido ascórbico ............................................................................................................... 31
2.3 ATIVIDADE ANTIOXIDANTE ................................................................................................ 33
2.3.1 Determinação da capacidade antioxidante de fontes naturais ..................................... 36
2.4 AVALIAÇÃO DA COR EM PRODUTOS ALIMENTÍCIOS .......................................................... 37
2.5 COMPOSTOS BIOATIVOS EM FRUTOS E RESÍDUOS ............................................................. 39
2.6 SECAGEM DE ALIMENTOS ................................................................................................... 41
2.6.1 Cinética da secagem ....................................................................................................... 43
2.6.2 Modelos matemáticos aplicados à secagem ................................................................... 45
2.6.3 Secadores convectivos utilizando bandejas.................................................................... 46
2.6.4 Liofilização ...................................................................................................................... 48
3 METODOLOGIA ........................................................................................................... 55
3.1 MATÉRIA PRIMA ................................................................................................................. 55
3.2 MÉTODOS ........................................................................................................................... 57
3.2.4.1 Caracterização físico-química ..................................................................................... 65
3.2.4.2 Cor instrumental .......................................................................................................... 67
3.2.4.3 Concentração de compostos bioativos......................................................................... 67
3.2.5 Cálculo da retenção ........................................................................................................ 72
3.2.6 Análises estatísticas ........................................................................................................ 72
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................... 74
4.1 SECAGEM DO RESÍDUO DA ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJAS .................................... 74
4.2 AVALIAÇÃO DO PRODUTO FINAL – IMPACTO DA SECAGEM SOBRE AS CARACTERÍSTICAS
DO RESÍDUO DE ACEROLA ................................................................................................. 82
4.2.1 Características físico-químicas ...................................................................................... 82
4.2.2 Cor ................................................................................................................................... 86
4.2.3 Compostos bioativos........................................................................................................ 88
4.2.4 Atividade antioxidante .................................................................................................... 96
5 CONCLUSÃO ............................................................................................................... 100
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 102
Lista de Figuras
FIGURA 2.1 – ACEROLEIRA (MALPHIGIA GLABRA L.) .................................................................. 20
FIGURA 2.2 – FRUTO DA ACEROLA (MALPIGHIA EMARGINATA) ................................................... 21
FIGURA 2.3 – ESTRUTURA QUÍMICA BÁSICA DOS COMPOSTOS FENÓLICOS. ................................ 23
FIGURA 2.4 – ESTRUTURA QUÍMICA DAS PRINCIPAIS CLASSES DE FLAVONÓIDES ....................... 25
FIGURA 2.5 – ACÚMULO DOS COMPOSTOS FENÓLICOS NAS PLANTAS EM RESPOSTA A CONDIÇÕES
DE ESTRESSE. FONTE: DIXON E PAIVA (1995). ................................................................... 26
FIGURA 2.6 – ESTRUTURA QUÍMICA BÁSICA DAS ANTOCIANINAS. ............................................. 28
FIGURA 2.7 – ALTERAÇÕES DE ESTRUTURA E COR DE ANTOCIANINAS EM FUNÇÃO DO PH. ........ 29
FIGURA 2.8 – ESTRUTURA QUÍMICA DE ALGUNS CAROTENÓIDES. .............................................. 30
FIGURA 2.9 – QUEBRA DO -CAROTENO DANDO ORIGEM À VITAMINA A1. ................................. 31
FIGURA 2.10 – REPRESENTAÇÃO DA REAÇÃO DE OXIDAÇÃO DO ÁCIDO ASCÓRBICO. ................. 32
FIGURA 2.11 – FONTES E RESPOSTAS CELULARES ÀS ESPÉCIES REATIVAS (ER) DE OXIGÊNIO
(ERO), DE NITROGÊNIO (ERN). ......................................................................................... 35
FIGURA 2.12 – REAÇÃO DO RADICAL LIVRE DPPH• COM UMA MOLÉCULA ANTIOXIDANTE. ...... 37
FIGURA 2.13 – REPRESENTAÇÃO DAS COORDENADAS DO SISTEMA CIELAB. ........................... 38
FIGURA 2.14 – REPRESENTAÇÃO DA RELAÇÃO DO PARÂMETRO H* EM RELAÇÃO AOS VALORES
DE A* E B*. ......................................................................................................................... 39
FIGURA 2.15 – ESQUEMA DO PROCESSO DE SECAGEM ................................................................ 42
FIGURA 2.16 – VARIAÇÃO DA UMIDADE EM FUNÇÃO DO TEMPO DE SECAGEM ........................... 44
FIGURA 2.17 – FLUXO DE MASSA EM FUNÇÃO DA UMIDADE DO MATERIAL ................................ 44
FIGURA 2.18 – SECADOR DE BANDEJAS PARA PRODUÇÃO ARTESANAL DE FRUTAS E HORTALIÇAS
DESIDRATADAS................................................................................................................... 47
FIGURA 2.19 – SECADOR CONVECTIVO DE BANDEJAS. ............................................................... 48
FIGURA 2.20– DIAGRAMA DE FASES DA ÁGUA. .......................................................................... 48
FIGURA 3.1 – RESÍDUO AGROINDUSTRIAL DA ACEROLA (MALPIGHIA EMARGINATA). .................. 55
FIGURA 3.2 – FLUXOGRAMA DO PROCESSAMENTO DA POLPA DE FRUTA REALIZADO NA UNIDADE
DE PROCESSAMENTO DELÍCIA DA FRUTA (NATAL, RN). .................................................... 56
FIGURA 3.3 – FLUXOGRAMA EXPERIMENTAL. ............................................................................ 57
FIGURA 3.4 – SECADOR CONVECTIVO DE BANDEJAS ACOPLADO A MICROCOMPUTADOR
UTILIZADO NO ESTUDO. ...................................................................................................... 60
FIGURA 3.5 – CONTROLE DO PROCESSO DE SECAGEM. ............................................................... 60
FIGURA 3.6 – PESAGEM DA BANDEJA COM AMOSTRA DO RESÍDUO ANTES DA SECAGEM. ........... 61
FIGURA 3.7 – RESÍDUO DA ACEROLA LIOFILIZADO. ................................................................... 63
FIGURA 3.8 – PROCESSO DE MOAGEM PARA OBTENÇÃO DOS PÓS DO RESÍDUO AGROINDUSTRIAL
DA ACEROLA. FONTE: ARQUIVO PESSOAL (2011). .............................................................. 64
FIGURA 3.9 – OBTENÇÃO DOS PÓS DO RESÍDUO AGROINDUSTRIAL DA ACEROLA. ...................... 64
FIGURA 3.10 – ACONDICIONAMENTO DO RESÍDUO AGROINDUSTRIAL EM FRASCOS DE VIDRO
ÂMBAR. .............................................................................................................................. 65
FIGURA 3.11 – EQUIPAMENTO PARA DETERMINAÇÃO DE ATIVIDADE DE ÁGUA. ......................... 66
FIGURA 3.12 – OBTENÇÃO DOS EXTRATOS AQUOSOS UTILIZADOS NO EXPERIMENTO. ............... 68
FIGURA 4.1 -SECAGEM DO RESÍDUO DA ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJA À TEMPERATURA DE
60 OC E VELOCIDADE DE 4,0 M/S, (A) ESPESSURA DE 0,50 CM E (B) ESPESSURA DE 0,75 CM.
LEGENDA: (EXP) VALORES EXPERIMENTAIS, (LEW) RESULTADOS AJUSTADOS AO MODELO DE
LEWIS E (HP) MODELO DE HENDERSON E PABIS.................................................................. 75
FIGURA 4.2 - SECAGEM DO RESÍDUO DA ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJA À TEMPERATURA DE
60 OC E VELOCIDADE DE 6 M/S, (C) ESPESSURA DE 0,50 CM E (D) ESPESSURA DE 0,75 CM.
LEGENDA: (EXP) VALORES EXPERIMENTAIS, (LEW) RESULTADOS AJUSTADOS AO MODELO DE
LEWIS E (HP) MODELO DE HENDERSON E PABIS.................................................................. 75
FIGURA 4.3 - SECAGEM DO RESÍDUO DA ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJA À TEMPERATURA DE
70OC, VELOCIDADE 5 M/S E ESPESSURA 0,62 CM, (E) 1º EXPERIMENTO, (F) 5º EXPERIMENTO,
(G) 9º EXPERIMENTO. LEGENDA: (EXP) VALORES EXPERIMENTAIS, (LEW) RESULTADOS
AJUSTADOS AO MODELO DE LEWIS E (HP) MODELO DE HENDERSON E PABIS. ..................... 77
FIGURA 4.4 - SECAGEM DO RESÍDUO DA ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJA À TEMPERATURA DE
80 OC E VELOCIDADE DE 4M/S, (H) ESPESSURA DE 0,50 CM E (I) ESPESSURA DE 0,75 CM.
LEGENDA: (EXP) VALORES EXPERIMENTAIS, (LEW) RESULTADOS AJUSTADOS AO MODELO DE
LEWIS E (HP) MODELO DE HENDERSON E PABIS.................................................................. 78
FIGURA 4.5 - SECAGEM DO RESÍDUO DA ACEROLA EM SECADOR DE BANDEJA À TEMPERATURA DE
80OC E VELOCIDADE DE 6 M/S, (J) ESPESSURA DE 0,50 CM E (K) ESPESSURA DE 0,75 CM.
LEGENDA: (EXP) VALORES EXPERIMENTAIS, (LEW) RESULTADOS AJUSTADOS AO MODELO DE
LEWIS E (HP) MODELO DE HENDERSON E PABIS.................................................................. 78
FIGURA 4.6 - ATIVIDADE ANTIOXIDANTE DO RESÍDUO DE ACEROLA IN NATURA E DESIDRATADOS
COM RESULTADOS EXPRESSOS EM MASSA ÚMIDA (A) E MASSA SECA (B). .......................... 97
Lista de Tabelas
TABELA 2.1 – COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE FRUTOS E POLPA DE ACEROLA.................................... 22
TABELA 2.2 – CLASSIFICAÇÃO DOS COMPOSTOS FENÓLICOS DE ACORDO COM O TIPO DE
ESQUELETO PRINCIPAL. ...................................................................................................... 24
TABELA 2.3 – ESTRUTURA, NOME E FONTES NATURAIS DAS PRINCIPAIS ANTOCIANINAS. .......... 28
TABELA 2.4 – TEOR DE ÁCIDO ASCÓRBICO EM FRUTAS. ............................................................. 33
TABELA 3.1 – PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL DA SECAGEM DE RESÍDUO DE ACEROLA. ........... 58
TABELA 4.1 – PARÂMETROS PARA OS DADOS EXPERIMENTAIS DE SECAGEM E OS MODELOS ...... 80
TABELA 4.2 – DESEMPENHO DA SECAGEM DO RESÍDUO AGROINDUSTRIAL DA ACEROLA. .......... 81
TABELA 4.3 – RESULTADOS DAS ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DO RESÍDUO AGROINDUSTRIAL DA
ACEROLA IN NATURA E DESIDRATADO EM SECADOR CONVECTIVO DE BANDEJAS E
LIOFILIZADO. ...................................................................................................................... 82
TABELA 4.4 – COLORIMETRIA DO RESÍDUO DA ACEROLA IN NATURA E DESIDRATADO EM
BANDEJAS E LIOFILIZADO. .................................................................................................. 86
TABELA 4.5 – CONCENTRAÇÃO DE COMPOSTOS BIOATIVOS DO RESÍDUO DA ACEROLA IN NATURA,
DESIDRATADO EM BANDEJAS E LIOFILIZADO. ..................................................................... 89
TABELA 4.6 – CONCENTRAÇÃO DE ÁCIDO ASCÓRBICO DO RESÍDUO DA ACEROLA DESIDRATADO
POR SECAGEM CONVECTIVA EM BANDEJAS, RESÍDUO IN NATURA E LIOFILIZADO. ................ 95
Lista de Abreviaturas e Siglas
AA - Ácido L-ascórbico
AAT - Atividade antioxidante
ABTS - [ácido 2,2-azinobis-(3-etilbenzotiazolina-6-sulfônico) dianônio]
AGE - Ácido Gálico Equivalente
ANOVA – Análise de variância
ART - Açúcares redutores totais
ATT – Acidez total titulável
Aw - Atividade de água
BHA – Hidroxianisol de butila
BHT – Hidroxitolueno de butila
b.s – base seca
CIE – Comissão Internacional de Iluminação
CFT - Compostos Fenólicos Totais
CUPRAC – Copper Reduction Assay
DIC – Delineamento Inteiramente Casualizado
DHA- Ácido desidroascórbico
DNA - Ácido desoxirribonucléico
DNS - Ácido 3,5-dinitrosalicílico
DPPH - 2,2 difenil–difenil–2-picrilhidrazil
EROS - Espécies reativas de oxigênio
ERN - Espécies reativas de nitrogênio
ETOH- Etanol
FRAP - Ferric Reducing Antioxidant Power
GAE- Ácido Gálico Equivalente
IAL - Instituto Adolfo Lutz
IBRAF - Instituto Brasileiro de Frutas
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IDR - Ingestão diária recomendada
LABTA – Laboratório de Compostos Bioativos e Tecnologia Animal
LDL - lipoproteinas de baixa densidade
LEAFT – Laboratório de Energia Alternativa e Fenômenos de Trasnporte
MS - Massa seca
ORAC - Oxygen Radical Absorbance Capacity
pH - Potencial hidrogeniônico
PG - propil galato
RNA - ácido ribonucléico
SST - Sólidos solúveis totais
TBHQ - Terc-butil hidroquinona
TBARS - Substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico
TEAC - Trolox equivalent antioxidant capacity
TRAP - Potencial antioxidante reativo total
UFRN – Universidade Federal do Rio Grande do Norte
USP – Universidade de São Paulo
UV - Ultravioleta
Capítulo 1
INTRODUÇÃO
Capítulo 1: Introdução
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
16
1 Introdução
O fruto da acerola, conhecida também como cereja-das-antilhas ou cereja-de-
Barbados, é originário da região compreendida ao sul do México, América Central e Norte da
América do Sul (Mezadri et al., 2006), cultivado em escala comercial em Porto Rico, Havaí,
Jamaica e Brasil. Pertencente à família Malpighiaceae, era conhecida pelos termos Malpighia
glabra L. e Malpighia punicifolia L., mas recebeu recentemente reclassificação taxonômica
que resultou na determinação do nome Malpighia emarginata DC., como atual nome
científico da planta (Mezadri et al., 2008).
Segundo Oliveira & Filho (1998), devido ao elevado teor de vitamina C da acerola, o
seu cultivo foi disseminado em várias regiões do mundo, tornando-se estável em ecossistemas
tropicais e subtropicais do continente. Na década de 90, o plantio da acerola ganhou expressão
econômica no Brasil e hoje está difundida praticamente em todo o território nacional, com
exceção das regiões que apresentam clima subtropical e/ou a de altitude, sujeitas a baixas
temperaturas.
Segundo Nogueira et al. (2002), esta pequena fruta tem elevada importância
econômica no Brasil, tanto por sua já comentada concentração natural de vitamina C, quanto
por seu potencial de aproveitamento industrial, seja na elaboração de subprodutos ou na
indústria farmacêutica. Dados do censo agropecuário de 2006 indicam que a produção
brasileira de acerola foi de 24.451 toneladas, sendo que o Nordeste é a maior região
produtora, seguida da região Sudeste. Estima-se que 60% do volume de frutos produzidos
permanecem no mercado interno e 40% sejam destinados ao mercado externo (Oliveira &
Filho, 1998), principalmente para o Japão, Europa e América do Norte, onde os frutos vêm
sendo consumidos de forma expressiva. (Mezadri et al., 2006).
Além do ácido ascórbico, estudos recentes comprovam a existência de importantes
compostos bioativos na acerola, tais compostos fenólicos e corantes naturais (Rosso e
Mercadante, 2005, 2007; Rosso et al., 2008) com propriedades antioxidantes (Mezadri et al.,
2008), substâncias com reconhecida ação na prevenção de doenças degenerativas, atividade
biológica e manutenção da saúde (Dembitsky et al., 2011).
Apesar do elevado volume produtivo, estima-se que 40% dos frutos são perdidos após
a colheita devido ao mau acondicionamento, transporte e estocagem que antecedem a
comercialização (Menezes et al., 2009), agravada pela alta perecibilidade natural da acerola
Capítulo 1: Introdução
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
17
(Marques et al., 2007). Além disso, o clima tropical do Brasil é um dos fatores que
desfavorece a conservação das frutas, devido a elevada umidade e temperatura (Marques et
al., 2009). Com isto, há necessidade de buscar alternativas tecnológicas que possibilitem
melhor aproveitamento, armazenagem e comercialização do fruto.
Parte do volume de fruto in natura é destinada para operações de beneficiamento para
produção de sucos, concentrados e néctares (Mezadri et al., 2008; Moreira et al., 2009). O
Nordeste brasileiro concentra número expressivo dessas indústrias de beneficiamento, o que
gera grande quantidade de resíduo de frutos, podendo atingir até 50% da matéria prima
original (Lousada Junior et al., 2006; Rodrigues, 2006). Os co-produtos constituem mistura
heterogênea de sementes, cascas e peles, e se caracterizam como resíduos orgânicos devendo
ser tratados de forma adequada, uma vez que seu descarte pode trazer problemas ambientais,
além de perdas de matéria prima e de energia. Apesar de poderem ser reutilizados, muitas
indústrias simplesmente os descartam por não terem conhecimento de estratégias adequadas
de reutilização (Pelizer et al., 2007; Souza e Correia, 2010).
A secagem é uma das alternativas utilizada para o aproveitamento desses resíduos.
Essa técnica possibilita a diversificação dos produtos, armazenamento por longos períodos em
condições ambientais e redução significativa de perdas nos períodos da safra (Gomes et. al.
2004; Jesus et al., 2003; Brasileiro, 1999). Outras vantagens destacadas por Park et. al. (2001)
são a facilidade e economia de energia na conservação do produto, relativa a manutenção dos
componentes aromáticos e proteção contra degradação enzimática e oxidativa.
No entanto, o processo pode acarretar em redução significativa do valor nutritivo e
sensorial do produto, incluindo cor, sabor e textura do alimento (Lenart, 1996; Marques et al.,
2007). Dessa forma, a qualidade do produto, a melhoria das condições de operação e o custo
do consumo energético têm sido tema de estudo cada vez mais frequentes entre os
pesquisadores da área de engenharia de processamento de alimentos (Freire, 2011). Essas
alterações são ainda mais relevantes, ao se considerar que importantes compostos bioativos,
tais como compostos fenólicos e vitamina C podem ser significantemente perdidos ou
reduzidos.
Diante da crescente preocupação com questões ambientais relacionadas ao resíduo
agroindustrial de frutas, além da importância que os funcionais apresentam para a área de
ciência e tecnologia de alimentos e o reconhecido impacto que a operação de desidratação
pode acarretar à conservação dos produtos, o presente trabalho visa avaliar o processo de
secagem do resíduo agroindustrial da acerola (Malpighia emarginata DC). Mais
Capítulo 1: Introdução
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
18
especificamente, a pesquisa pretende estudar a cinética de secagem do resíduo de acerola
desidratado sob condições controladas de temperatura, velocidade do ar de secagem e
espessura do material utilizado, mediante aplicação de planejamento experimental. Além
disso, é abordado o impacto da secagem sobre características físico-químicas, cor,
concentração de compostos bioativos selecionados e atividade antioxidante do resíduo da
acerola, tomando-se os resíduos in natura e liofilizado como grupos controle. Pretende-se
também discutir o valor bioativo e tecnológico do pó do resíduo de acerola, com base nos
resultados observados no produto final.
O presente trabalho é composto por seis capítulos, iniciando pela presente
seção, Introdução. A Revisão Bibliográfica, capítulo 2, apresenta as características do fruto
e resíduo da acerola e dos compostos bioativos presentes naturalmente em alimentos, bem
como o processo de secagem do resíduo agroindustrial da acerola. No capítulo 3, os
Materiais e Métodos empregados na pesquisa são abordados, seguido pelo capítulo 4,
Resultados e Discussão, que apresenta e analisa os dados obtidos no estudo. As principais
Conclusões da pesquisa são apresentadas no capítulo 5, ao passo que o capítulo 6,
Referências Bibliográficas, finaliza esse documento, incluindo as fontes de consulta
utilizadas para o desenvolvimento da pesquisa.
Capítulo 2
Revisão Bibliográfica
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
20
2 Revisão Bibliográfica
2.1 Acerola
2.1.1 Aspectos Gerais
A aceroleira (Malphigia glabra L.) é um arbusto de porte mediano cujo
desenvolvimento e produção são favorecidos em climas tropicais e subtropicais, tendo como
média de 26ºC a temperatura ideal para seu cultivo (Figura 2.1). Durante o período seco e
frio, a aceroleira não produz frutos, podendo ser prejudicada em geadas, pois as mesmas não
resistem a baixas temperaturas (Junqueira et al., 2004).
Figura 2.1 – Aceroleira (Malphigia glabra L.)
Fonte:
<http://cidc205cac01f5402ea.photos.live.com/self.aspx/A%20como%20Acerola/DSC07572.JPG>
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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21
Segundo Ritzinger (2004), a aceroleira frutifica de três a mais safras por ano,
concentrando-se nas estações da primavera e verão. A partir do terceiro ou quarto ano pós-
plantio, plantas adultas chegam à produção anual de 40 kg por unidade, o que corresponde à
produtividade de 16 toneladas por hectare. No Brasil, destacam-se como maiores produtores
os estados de Pernambuco, Paraíba, Bahia e Ceará, que juntos representam 60% dos 3.558 ha
cultivados nacionalmente (IBGE, 2006). São frágeis, perecíveis e utilizadas na produção de
sucos, geléias, néctares, entre outros.
Os frutos da acerola (Malpighia emarginata) (Figura 2.2) são drupas compostas pelo
epicarpo (casca externa) constituído por fina película, mesocarpo que diz respeito à polpa
propriamente dita e endocarpo, que corresponde a três caroços unidos. Durante o processo de
maturação, a acerola apresenta tonalidades que variam do verde ao amarelo, laranja, vermelho
ou roxo. Isso se deve, sobretudo, à degradação da clorofila e à síntese de antocianinas e
carotenóides (Ribeiro & Seravalli, 2007). A acerola é conhecida pelo seu elevado teor de
ácido ascórbico, o qual depende do estágio de maturação da fruta, além de ser veículo de
carotenóides, antocianinas e diversos compostos voláteis (Rosso & Mercadante, 2005; Lima et
al., 2005; Lima et al., 2003; Vendramini & Trugo, 2000).
Figura 2.2 – Fruto da acerola (Malpighia emarginata)
Fonte: <http://www.es.gov.br/site/noticias/show_imagem_out.aspx?noticeId=99714782>
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Matsuura et al. (2001) destacaram que há grande desuniformidade (quantitativa e
qualitativa) da produção de acerola no Brasil, sendo este um dos fatores que afetam a
qualidade da acerola quanto ao teor de vitamina C, coloração, diâmetro dos frutos, peso e pH
do suco (Nogueira et al., 2002). Além disso, a acerola sofre variação em relação à cor,
tamanho e formato por possuir cerca de 30 diferentes variedades (Mezadri et al., 2008). Isso é
observado nos pomares do Nordeste brasileiro, onde é possível identificar vários tipos de
plantas de crescimento distinto, frutos em cacho ou isolados, bem como formato e coloração
diferentes (Junqueira et al., 2004).
Na Tabela 2.1 encontra-se a composição química da acerola, bem como o teor de
carotenóides e antocianinas, apontados por estudos prévios.
Tabela 2.1 – Composição química de frutos e polpa de acerola.
Acerola (madura)
Ácido ascórbico (mg/100 g) 1.074
Proteína (g/100 g) 0,9
Cinzas (g/100 g) 0,4
Umidade (g/100 g) 92,4
Acidez titulável (mL de NaOH 0,1N / 100 g) 34,4
pH 3,7
Sólidos solúveis (ºBrix) 9,2
Açúcar redutor (g/100 g) 4,4
Açúcar não-redutor (g/100 g) ND
Açúcar total (g/100 g) 4,4
Carotenóides 9,4 – 40,6 g/g -caroteno eq. a
370,9 – 1881,3g/g b
Antocianinas (mg/100g) 9,51 – 59,74 c
Fontes: VENDRAMINI e TRUGO (2000); LIMA et al., 2003;. a
LIMA et al., 2005; b
ROSSO e
MERCADANTE, 2005; c Em polpa de fruta; ND- não detectado.
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2.2 Compostos bioativos em alimentos
2.2.1 Compostos fenólicos
Os compostos fenólicos fazem parte do metabolismo secundário dos vegetais,
participando de maneira importante na propagação e defesa da planta. Segundo Taiz & Zeiger
(2004), este grupo quimicamente heterogêneo de aproximadamente 10.000 compostos já
conhecidos é biossintetizado por diferentes rotas, entre elas a rota do ácido chiquímico e rota
do ácido malônico. Apresentam estrutura mínima constituída por anel aromático hidroxilada
(Figura 2.3), que ocorre como resultado da descarboxilação de ácidos fenólicos, degradação
térmica da lignina ou atividade microbiana, sendo indicados como capazes de proteger o
organismo contra o estresse oxidativo (Scalbert & Williamson, 2000; Oldoni, 2007).
Figura 2.3 – Estrutura química básica dos compostos fenólicos.
Várias são as classificações possíveis para os compostos fenólicos. Os pesquisadores
Ribéreau-Gayon (1968), Scalbert & Williamsom (2000) e Soares (2002) dividem os fenólicos
em dois grandes grupos: os flavonóides e derivados e os ácidos fenólicos (ácidos benzóico,
cinâmico e seus derivados) e cumarinas. Também podem ser classificados de acordo com o
tipo de esqueleto principal conforme apresentado na Tabela 2.2.
O grupo dos flavonóides é considerado como sendo o maior e mais importante,
estando presente de maneira expressiva na dieta. Estes por sua vez, são divididos em várias
classes como flavonas, flavonóis, isoflavonas, antocianinas, proantocianidinas e flavanonas
(Scalbert & Williamsom, 2000). A Figura 2.4 apresenta as principais classes de flavonóides.
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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Tabela 2.2 – Classificação dos compostos fenólicos de acordo com o tipo de esqueleto
principal.
Esqueleto básico Classe de compostos fenólicos
C6 Fenóis simples, benzoquinonas
C6-C1 Ácidos fenólicos
C26-C2 Acetofenonas e ácidos fenilacéticos
C6-C3 Fenilpropanóides: ácidos cinâmicos e compostos análogos,
fenilpropenos, cumarinas, isocumarinas e cromonas
C6-C4 Naftoquinonas
C6-C1-C6 Xantonas e benzofenonas
C6-C2-C6 Estilbenos, antraquinonas
C6-C3-C6 Flavonóides, isoflavonóides e chalconas
(C6-C3)2 Lignanas
(C6-C3-C6)2 Diflavonóides
(C6)n Melaninas vegetais
(C6-C3)n Ligninas
(C6-C1)n Taninos hidrolisáveis
(C6-C3-C6)n Taninos condensados
Fontes: ANGELO & JORGE (2006); OLDONI (2007).
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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Figura 2.4 – Estrutura química das principais classes de flavonóides
Fonte: Manach (2004).
Os taninos e as ligninas são compostos fenólicos que não se apresentam em forma
livre nos tecidos vegetais, estando na forma polimérica. Os taninos são compostos com
elevado peso molecular e se classificam de acordo com seu tipo estrutural: taninos
hidrolisáveis e taninos condensados. Os taninos hidrolisáveis possuem núcleo central de
glicose ou álcool poliídrico, esterificado com ácido gálico ou elágico e são imediatamente
hidrolisáveis com ácidos, bases ou enzimas. Já os taninos condensados são polímeros de
catequina e/ou leucoantocianidina e não são imediatamente hidrolisáveis por tratamento
ácido.
É importante ressaltar que diversos fatores influenciam a síntese de fenólicos nos
vegetais. Becckman (2000); Nicholson & Hammerschmidt (1992) citado por Naczk &
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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26
Shahidi (2004) destacaram que os compostos fenólicos são sintetizados pelas plantas em
resposta a condições de estresse a qual estão suceptíveis, tais como infecções, ferimentos e
radiações UV, entre outros. De maneira similar, Gobbo-Neto & Lopes (2007) afirmaram que
a sazonalidade, temperatura, disponibilidade hídrica, poluição atmosférica, ataque de
patógenos, disponibilidade de nutrientes e radiação ultravioleta são fatores que influenciam
diretamente o metabolismo secundário de plantas, podendo, conseqüentemente, influenciar a
resposta fenólica. A Figura 2.5 ilustra de maneira esquemática alguns dos fatores capazes de
provocar o acúmulo dos compostos fenólicos nas plantas.
Figura 2.5 – Acúmulo dos compostos fenólicos nas plantas em resposta a condições de
estresse. Fonte: Dixon e Paiva (1995).
Dessa forma, acredita-se que regiões submetidas a alto estresse hídrico e altas
temperaturas, condições típicas, por exemplo, do nordeste brasileiro, possam gerar plantas
com conteúdo fenólico diferenciado, já que esses são fatores capazes de induzir a síntese
fenólica.
Ferimentos
Ácido clorogênico
Ácidos fenólicos ligados
a componentes da parede
celular (lignina)
Cumarina
Ésteres
cumarina;
Baixa temperatura
Antocianinas
Baixo teor de ferro
Ácidos fenólicos
Baixo fosfato
Antocianinas
Baixo nitrogênio
Flavonóides
Iisoflavonas
Ataque de patógenos
Isoflavonas
Cumarinas
Flavonols
Auronas
Alta luminosidade/UV
Antocianinas
Flavonas
Isoflavonas
Esteres
Sinalização
Ácido Salicílico?
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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No que diz respeito a determinação analítica desses compostos, Moure et al. (2001)
afirmaram que os métodos para a determinação dos compostos fenólicos podem ser
classificados em determinação de compostos fenólicos totais, quantificação individual e/ou de
um grupo ou classe de compostos fenólicos.
O método de Folin-Ciocalteu é um dos mais antigos e mais utilizados para determinar
o conteúdo de fenólicos totais (Roginski & Lissi, 2005; Sousa et al., 2007). O reagente Folin-
Ciocalteu apresenta em sua composição o ácido fosfotúngstico (H3PW12O40) e fosfomolíbdico
(H3PMo12O40), que reagem com os compostos fenólicos em condições alcalinas, por meio da
dissociação de um próton fenólico e formação do ânion fenolato. O reagente Folin-Ciocalteu
forma o complexo azul de molibdênio que apresenta intensa absorção no comprimento de
onda de 750nm (Genovese et al., 2003; Huang et al., 2005; Sousa et al., 2007; Tomei &
Salvador, 2007).
2.2.1.1 Antocianinas
As antocianidinas são a estrutura básica das antocianinas. Essas agliconas consistem
de anel aromático (A) ligado a um anel heterocíclico (C) que possui oxigênio. Esse é ligado
através de ligação C-C a outro anel aromático (B). Ao se ligarem a glicosídeos, esses
compostos recebem a denominação antocianinas (Figura 2.6).
Essas pertencem ao grupo dos flavonóides, pigmentos vegetais amplamente
distribuídos em flores, folhas e frutos, vegetais, raízes, tubérculos, legumes e cereais. Assim
como os carotenóides, são pigmentos naturais de grande aplicação na indústria, além de serem
considerados seguros para consumo alimentar. Possuem cores que variam entre o laranja
brilhante, vermelho, violeta e várias tonalidades de azul, e por serem hidrossolúveis, podem
ser facilmente incorporados às mais diversas matrizes alimentares, através de extratos aquosos
(Castaneda-Ovando et al., 2009). Além disso, apresentam atividade biológica e contribuem
para a ação antioxidante detectada em frutas e vegetal (Kong et al., 2003; Sancho & Pastore,
2011; Li et al., 2012).
Na Tabela 2.3 pode-se observar as principais antocianinas e os respectivos vegetais
onde são encontrados.
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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Figura 2.6 – Estrutura química básica das antocianinas.
Fonte: Castaneda-Ovando et al. (2009).
Tabela 2.3 – Estrutura, nome e fontes naturais das principais antocianinas.
Estrutura do
cátion flavilium
Estrutura do anel B Nome Fonte
R1 = H; R2 = H Pelargonidina Morango, amora
vermelha, bananeira
R1 = OH; R2 = H Cianidina Jabuticaba, figo, uva,
cereja, cacau,
ameixa, jambolão,
amora
R1 = OH; R2 = OH Delfinidina Berinjela, romã e
maracujá
R1 = OMe; R2 = OMe Malvidina Uva, feijão
R1 = OMe Peonidina Uva, cereja
R1 = OCH3; R2 = OH Petunidina Frutas diversas,
petúnias
Fonte: Bobbio & Bobbio (1992).
No entanto, esses pigmentos apresentam instabilidade após extração de suas fontes
naturais e por isso, existem limitações para seu uso como corante natural em alimentos e
formulações farmacêuticas. A coloração sofre variações pela sua associação com cátions, pH,
e interação com outros compostos presentes. Por exemplo, recentemente, Rosso &
Mercadante (2007), comprovaram que a presença de ácido ascórbico aumenta de maneira
importante a taxa de degradação das antocianinas presentes em extratos de acerola.
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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Além disso, aspectos tais como concentração, tipo de solvente, luz, presença de
oxigênio, estrutura do pigmento e temperatura também interferem na estabilidade das
antocianinas (Constant et al., 2002; Malacrida & Motta, 2006). Porém, nos dias atuais, a
preocupação dos consumidores quanto à segurança dos corantes artificiais e a busca por
pigmentos naturais, teoricamente mais saudáveis, têm motivado a pesquisa sobre esse tipo de
pigmento natural (Li et al., 2012).
No tocante ao pH, a Figura 2.7 , apresenta possíveis alterações de estrutura e cor.
Figura 2.7 – Alterações de estrutura e cor de antocianinas em função do pH.
Fonte Vaghri (2000).
2.2.2 Carotenóides
Assim como as antocianinas, os carotenóides são pigmentos naturais difundidos na
natureza, encontrados em grande número de frutas, folhas e flores, mas também são
encontrados em animais, algas e microorganismos. Possuem atividade biológica (Cooper,
2004), mas ao contrário das antocianinas, não fazem parte dos compostos fenólicos e são
lipossolúveis (Rodriguez-Amaya, 2010).
Por serem inofensivos ou apresentar baixa toxidez, os carotenóides são utilizados
como corantes em alimentos, como queijo e manteiga. Dividem-se carotenos, hidrocarbonetos
não-polares, e xantofilas, compostos oxigenados e mais polares (Figura 2.8). (Eidenberger,
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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2009). Nos alimentos vegetais pode-se encontrar carotenóides como -caroteno em cenoura e
licopeno em tomate, e grande variedade de xantofilas como zeaxantina, luteína e outras
estruturas oxigenadas do milho, da manga, do mamão e da gema de ovo (Fontana et al.,
2000).
Figura 2.8 – Estrutura química de alguns carotenóides.
Fonte: Cerqueira et al. (2007).
Dentre as frutas que devem sua cor à presença de carotenóides estão laranja, goiaba,
melancia e acerola, porém a coloração amarela da acerola é mascarada pela presença de
antocianinas vermelhas (Agostini-Costa et al., 2000). No entanto, Arantópoulos et al. (2001)
citado por Freitas et al. (2006) relataram que, infelizmente, os carotenóides são em sua grande
maioria termolábeis e uma das maiores causas da perda da cor durante a estocagem é a
oxidação dos mesmos, acelerada pela luz, temperatura e presença de catalisadores metálicos.
Além de corantes naturais, os carotenóides são capazes de se converter a vitamina A
(Figura 2.9), como é o caso do e -caroteno, além de outros compostos que apresentam
elevada propriedade antioxidante (Harrison, 2012).
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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Figura 2.9 – Quebra do -caroteno dando origem à vitamina A1.
Fonte: Harrison (2012).
2.2.3 Ácido ascórbico
A vitamina C é uma importante vitamina hidrossolúvel, presente em grande número de
frutas e vegetais. É um sólido branco, de forma cristalina, extremamente solúvel em água,
sendo utilizado como aditivo alimentar e como antioxidante, além de co-fator para a ação de
várias enzimas. Possui como forma mais biologicamente ativa o ácido L-ascórbico (AA), que
após oxidação produz o ácido dehidroascórbico (DHA) (Figura 2.10) que também apresenta a
atividade antiescorbútica (Valente et al., 2011). Sendo assim, o termo vitamina C é definido
como sendo o termo geral para expressar os componentes químicos que exibem atividade
biológica semelhante ao ácido L-ascórbico (Lee & Kader, 2000).
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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Figura 2.10 – Representação da reação de oxidação do ácido ascórbico.
Fonte: Cerqueira et al. (2007).
O ácido ascórbico é termolábil e pode ser degradado pela ação de oxigênio, presença
de metais, dentre outros fatores. Devido a sua sensibilidade a condições adversas de manuseio
e estocagem, pode ser adotado como índice de qualidade durante o processamento (Lee &
Kader, 2000).
Além da já reconhecida ação sobre o escorbuto, a vitamina C tem sido investigada por
seus efeitos biológicos, vinculados ao fato de ser forte agente redutor, capaz de agir como
antioxidante em vários sistemas biológicos. Essa atividade inclui proteção celular, diminuição
de danos pelo envelhecimento, redução de colesterol (Turley et al., 1976; Taniguchi et al.
2012), além da comprovada ação inibitória da oxidação lipídica (Skrivan et al., 2012).
No caso específico da acerola, Batista et al. (2000) concluíram que o teor de ácido
ascórbico na acerola possui uma relação inversa ao estádio de maturação do fruto,
apresentando variação de 2738 mg/100g do material verde a 1650mg/100g do material meio-
maduro e 887mg/100g do material maduro. Segundo Silva (2008) e Melo et al. (2006), além
do grau de maturação, esta variação de teor de ácido ascórbico geralmente está associada a
fatores genéticos, ou até mesmo condições de solo, topografia, clima, luz solar, regime
pluvial, entre outros fatores pré e pós-colheita.
O ácido ascórbico pode ser encontrado nas mais variadas frutas e vegetais em geral. A
Tabela 2.4 apresenta alguns exemplos.
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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Tabela 2.4 – Teor de ácido ascórbico em frutas.
Alimento Ácido Ascórbico (mg/100g)
Maracujá amarelo 12,2 ± 0,27
Banana, variedade Williams 1,42 ± 0,08
Goiaba 65,8 ± 2,66
Manga, variedade Palmer 40,9 ± 0,62
Mangaba 96,3 ± 1,7
Acerola (polpa) 470,24 a 1655,23
Morango 42,45 ± 4,78
Abacaxi 13,0 ± 0,9
Tamarindo 12,1 ± 0,4
Fonte: Valente et al., 2011;Cardoso et al., 2011; Almeida et al., 2011, Oliveira et al., 1999.
2.3 Atividade antioxidante
Cordova & Navas (2000) definem os radicais livres como moléculas instáveis ou
fragmentos de moléculas sem um par de elétrons nas suas órbitas exteriores. Estes por sua vez
são extremamente reativos e sua ativação pode desencadear diversas lesões nos tecidos pelo
desencadeamento de várias cadeias de reações.
A atividade metabólica normal no organismo humano produz constantemente radicais
livres, responsáveis pela produção de energia, fagocitose, regulação do crescimento celular,
sinalização intercelular e síntese de substâncias biológicas importantes (Melo et al., 2006b;
Barreiros et al., 2006). Quando em excesso, podem levar a peroxidação dos lipídios de
membrana e agressão às proteínas dos tecidos e das membranas, às enzimas, carboidratos,
além de fomentarem reações que podem ocasionar danos às biomoléculas, sobretudo ao DNA
e RNA (Figura 2.11). Esses danos podem levar ao envelhecimento e desenvolvimento de
doenças degenerativas, tais como câncer, doenças cardiovasculares, doença de Alzheimer e de
Parkinson, seguidas de doenças inflamatórias como artrite reumática, aterosclerose, asma,
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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alergia, entre outras. Os radicais livres em excesso no organismo são combatidos por
antioxidantes produzidos pelo corpo ou pela ingestão de dieta constituída por alimentos tais
como frutas, verduras e vegetais (Tomei & Salvador, 2009; Barreiros et al., 2006; Zwart et
al., 1999).
Halliwell et al. (1995), definiram antioxidante como ―qualquer substância que,
quando presente em baixa concentração comparada à do substrato oxidável, regenera o
substrato ou previne significativamente a oxidação do mesmo‖. Já Bianchi & Antunes (1999)
definem os antioxidantes como agentes responsáveis pela inativação e redução dos danos
causados pelos radicais livres nas células.
Os antioxidantes são classificados em duas categorias básicas: sintéticos e naturais. Os
antioxidantes sintéticos são estruturas fenólicas contendo variáveis graus de substituto aquilas,
entre eles o hidroxianisol de butila (BHA) e o hidroxitolueno de butila (BHT). Já os naturais
mais comuns são compostos fenólicos, ácido ascórbico, vitamina E e β-caroteno (Araújo,
2008; Huang et al., 2005; Rice-Evans et al., 1996).
A crescente oposição quanto ao uso de antioxidantes sintéticos nos alimentos vem
despertando nos últimos tempos, interesse em cientistas, fabricantes de alimentos e
consumidores por alimentos classificados como funcionais, que tragam algum efeito benéfico
para a saúde (Amarowickz et al., 2004), além de nutrir. Produtos naturais que apresentem
atividade antioxidante estão sendo investigados para substituir ou reduzir os antioxidantes
sintéticos largamente utilizados na indústria de cosméticos, farmacêutica e de alimentos, tais
como butil-hidroxianisol (BHA), butil-hidroxitolueno (BHT), terc-butil hidroquinona (TBHQ)
e o propil galato (PG), para os quais são atribuídos efeitos nocivos no organismo animal
(Silva et al., 2010; Soares, 2002; Durán & Padilla, 1993). Dentre os antioxidantes naturais
mais estudados, destacam-se os extratos de ervas aromáticos, chá, uva, casca e sementes de
frutas cítricas, cereais e cogumelos. Apesar de muitas pesquisas desenvolvidas neste contexto,
muito do potencial existente ainda necessita ser explorado (Li et al., 2009).
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ERO ERN ERN ERS M(n+)
ERCI ERC
O2 - 1
O2
NO+
NO+
RS+
Fe HOCl CO3-
H2O2 O3 ONOO-
ONOO-
Cu NO2Cl R2C = O3+
HOCl +OH NO2
+ NO2
+ Ma
CO3-
NO2Cl NO2Cl
R2C = O3+
Figura 2.11 – Fontes e respostas celulares às Espécies Reativas (ER) de Oxigênio (ERO), de
Nitrogênio (ERN). Fonte: Vasconcelos et al. (2007) adaptado a partir de Finkel e Holbrook et al. (2000).
Defesa AO
ineficiente e/ou descontrole na produção de ER
Defesa AO
eficiente e/ou controle na produção de ER
EXTRESSE
OXIDATIVO
HOMEOSTASE
Crescimento e metabolism normais
DNA
Proteínas
Lipídios
Dano celular
Doença
Envelhecimento
Prejuízo
Função Biológica
Fontes Endógenas de ER
Mitocôndrias
Peroxissomas
Lipoxigenases
NADPH Oxidase
Citocromo P450
Citocinas inflamatórias
Defesa Antioxidante
Sist. Enzimático
Superóxido dismutase
Catalase, Glutationa
Peroxidase
Sist. não Enzimático
Glutationa, Carotenóides,
Tocoferóis, Vitamina C,
Flavonóides, outros
Fontes Exógenas de ER
Raios UV
Radiação Ionizante
Quimioterápicos
Xenobióticos
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Efeitos protetores relacionados a doenças degenerativas vêem sendo atribuídos a
ingestão regular de frutas e legumes, uma vez que estes vegetais são ricos em fitoquímicos,
nutrientes ou não. Antioxidantes naturais, incluindo a vitamina C, carotenóides e compostos
fenólicos são exaustivamente pesquisados utilizando-se modelos in vivo e in vitro, de forma a
esclarecer seu verdadeiro papel na manutenção da saúde e prevenção de doenças crônicas
(Rodriguez-Amaya, 2010; Sancho & Pastore, 2011; Rodriguez Dembitsky et al., 2011)
2.3.1 Determinação da capacidade antioxidante de fontes naturais
Através de pesquisa de literatura, Li et al. (2009) detectaram mais de 300.000
publicações relacionadas a antioxidantes naturais e estresse oxidativo durante o período
compreendido entre 1998 e 2008. Com isto, é possível perceber que tem havido uma
crescente busca e validação de metodologias para avaliar a atividade antioxidante em matrizes
complexas como alimentos, produtos naturais e fluidos biológicos (Sanchez-Moreno, 2002;
Roginski & Lissi, 2005)
A determinação da capacidade antioxidante fornece subsídios a fim de esclarecer
fatores fisiológicos e nutricionais importantes, além de suprir informações a respeito da
absorção e biodisponibilidade de compostos antioxidantes (Ghiselli et al., 2000). De acordo
com Huang et al. (2005), as análises de capacidade antioxidante in vitro são de grande
importância, uma vez que é possível verificar se existe ou não correlação entre o estresse
oxidativo e os antioxidantes potentes. Entretanto, é preciso destacar que as análises realizadas
in vitro baseiam-se estritamente em reações químicas, não possuindo qualquer similaridade
com sistemas biológicos (Vasconcelos et al., 2007; Huang et al., 2005).
Sánchez-Moreno (2002) relatou vários métodos para determinação da capacidade
antioxidante in vitro, dentre os quais pode-se destacar: captura de radicais orgânicos (ABTS,
DPPH), captura do radical peroxila (ORAC, TRAP), poder de redução do metal (FRAP,
CUPRAC), captura do radical hidroxila (método de desoxirribose) e quantificação de
produtos formados durante a peroxidação de lipídios (TBARS, oxidação do LDL, co-oxidação
do beta-caroteno). Porém, nos dias atuais os mais utilizados são o DPPH, ABTS, FRAP e
ORAC.
A avaliação da capacidade antioxidante através do método de DPPH é extensivamente
utilizada, uma vez que este método é sensível, simples e rápido, porém determina unicamente
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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37
o poder redutor dos compostos analisados. Este método envolve o seqüestro de radicais livres,
no qual antioxidantes presentes na amostra se ligam a um radical orgânico estável, o DPPH•
(2,2-difenil-1-picrilhidrazil) (Brand-Williams et al., 1995; Arnao, 2000). Devido à presença
de elétron desemparelhado de nitrogênio, a solução contendo o radical DPPH apresenta
coloração violeta com absorção a 517nm. Após ocorrer a reação com o antioxidante, átomo de
oxigênio, a cor violeta dá lugar ao amarelo, mudança essa que pode ser monitorada através do
espectrofotômetro em 517nm, conforme ilustra a Figura 2.12 (Halliwell & Gutteridge, 2007).
Figura 2.12 – Reação do radical livre DPPH• com uma molécula antioxidante. Fonte: <http://baltic-analytics.de/index.php%3Fid%3D40%26L%3D1>
2.4 Avaliação da cor em produtos alimentícios
Assim como a presença de compostos bioativos, a avaliação da cor é um importante
item de qualidade associado a produtos alimentícios, tendo em vista que essa característica
influencia seu valor comercial e aceitação sensorial.
O desenvolvimento das técnicas de determinação da cor instrumental é um campo da
ciência de alimentos relativamente novo. A cor pode ser definida como sendo a aparência de
um material ou objeto, a qual depende da luz, do objeto e do observador. Essa percepção é um
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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38
atributo primário da aparência de alimentos e pode ser quantificada, através de um conjunto
de técnicas definida como colorimetria (Loughrey, 2002).
Para que a cor pudesse ser medida de maneira objetiva e confiável, foram
desenvolvidos sistemas de ordenação de cores, baseados em coordenadas espaciais. Existem
diversos sistemas, grande parte deles, desenvolvida pela Commission Internationale de
l’Éclairage ou Comissão Internacional de Iluminação, conhecida mundialmente como CIE.
Atualmente, a cor dos alimentos é avaliada por meio de uma série de parâmetros, que
analisados em conjunto, permitem descrever a complexa cor de um produto. Conforme mostra
a Figura 2.13, o componente L* varia de 0 a 100 e diz respeito à tonalidade branca e clareza.
O parâmetro a*, por sua vez, indica o grau de cor vermelho (+a*) ou verde (-a*), enquanto
que os valores de b* estão relacionados às cores amarela (+b*) e azul (-b*). Esses dois
últimos parâmetros têm como limites os valores -80 e +80 e quando associados ao valor L*,
permitem localizar a cor do material em um espaço de cores tridimensional (Loughrey, 2002).
Figura 2.13 – Representação das coordenadas do sistema CIELAB.
Outros dois parâmetros, C* e H* (ou ho) são obtidos matematicamente a partir da
relação desses três primeiros valores. O C* definido como Chroma (ou saturação) é a relação
da cor do produto em relação ao cinza e pode ser entendido como uma medida da intensidade
da cor do produto. O valor H*, definido como o ângulo Hue e expresso em graus, tem
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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interpretação um pouco mais complexa e pode ser entendido como a angulação espacial
compreendida entre os eixos +a*, +b*, -a* e –b*, (Loughrey, 2002), como mostra a Figura
2.14.
Figura 2.14 – Representação da relação do parâmetro H* em relação aos valores de a* e b*.
2.5 Compostos bioativos em frutos e resíduos
É perceptível a preocupação atual no tocante a saúde e manutenção do corpo. Essa
nova consciência tem motivado a busca por hábitos alimentares mais saudáveis, incluindo o
consumo de verduras, frutas e seus derivados.
Sabe-se que a acerola é uma das maiores fontes naturais de vitamina C (Mezadri et al.,
2008). Aproximadamente, uma porção de 100 gramas da fruta in natura fornece 2796% da
ingestão diária recomendada (IDR) de vitamina C e 28,76% da IDR de vitamina A para um
adulto (Freitas et al., 2006).
Devido a sua importância comercial, a acerola e seus produtos já foram alvo de
pesquisas científicas acerca dos nutrientes e compostos bioativos presentes. De acordo com
Freitas et al. (2006), tanto a acerola in natura como seu suco natural são excelentes fontes de
vitamina C, carotenóides precursores da vitamina A, quantidades consideráveis de tiamina,
riboflavina, niacina, precursores da vitamina B, além de conter ácido pantotênico, cálcio, ferro
e magnésio. Canuto et al. (2010) também mostraram que a acerola apresenta boa atividade
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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antioxidante, devido à presença de compostos bioativos como o ácido ascórbico e fenólicos
totais.
Apesar de seu destaque quanto ao elevado teor de vitamina C, a acerola também é uma
importante fonte de β-caroteno e outros carotenóides, que além da atividade pró-vitamina A,
atuam no sistema biológico como antioxidante (Lima et al., 2005). Alguns β-carotenóides
desempenham papel importante na prevenção da deficiência de vitamina A, que causa
xeroftalmia bem como distúrbios de crescimento na primeira infância (Ramalho et al. 2001).
Musser et al. (2004) determinaram o teor de ácido ascórbico, antocianinas e
flavonóides totais em acerolas maduras provenientes de 12 genótipos, colhidas nas estações
inverno e verão, sendo subdivididas em inverno/1999, verão/2000 e verão/2001. A análise da
safra no período do inverno apresentou variação de 1.405 a 2.293mg de ácido ascórbico/100g
de polpa e de 824 a 1.715mg de ácido ascórbico/100g no período do verão. No tocante as
antocianinas e flavonóides totais, a média das três safras apresentou de 3,8 a 47,4mg/100g e
7,0 a 18,5mg de quercetina/100g de polpa, respectivamente.
Em estudos mais recentes, Rosso & Mercadante, 2005; Rosso et al., 2008 analisaram o
conteúdo de antocianinas e composição dos carotenóides presentes em duas variedades de
acerola através de cromatografia líquida e detectores de espectrometria de massa (HPLC-
PDA-MS/MS). Os resultados apontaram variação de 6,5 a 8,4mg/100g de antocianinas nas
duas variedades de acerola. Em relação aos carotenóides, foram detectados β-caroteno (265,5
a 1.669,4µg/100g), luteína (37,6 a 100,74µg/100g), β-criptoxantina (16,3 a 56,5µg/100g) e α-
caroteno (7,8 a 59,3µg/100g), o que aponta a acerola como boa fonte de pró-vitamina A.
Freitas et al. (2006) comprovaram que o consumo do suco de acerola por idosos em
quantidades equivalentes a 50mg de vitamina C durante 20 dias foi suficiente para normalizar
os níveis séricos de vitamina C nestes pacientes, bem como os níveis de hemoglobina em
crianças com anemia. A partir disso, foi sugerida a inclusão da acerola nos programas de
alimentação para pessoas com elevado risco para anemia.
Estudos mostram que cascas e sementes de frutos apresentam relevante teor de
compostos bioativos, apresentando atividade antioxidante mais elevada que a própria polpa da
fruta (Guo et al., 2003; Soong & Barlow, 2004; Ajila et al., 2007). Em um país de intensa
atividade agrícola como o Brasil, onde a quantidade e diversidade de resíduos são notáveis,
essa constatação desperta interesse científico e tecnológico no sentido de pesquisar e
aproveitamento de maneira consciente e econômica desse tipo de matéria-prima.
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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Oliveira et al. (2009) investigaram extratos metanólicos obtidos a partir de resíduo de
acerola, maracujá e abacaxi, coletados em indústria de suco no estado de Alagoas, e
verificaram que os extratos apresentaram alto teor de compostos fenólicos e atividade
antioxidante, sendo que o resíduo da acerola apresentou teor fenólico de 2 a 10 vezes maior
que maracujá e abacaxi. Com base nestes resultados, os autores sugerem a inserção do resíduo
em pó destas frutas em alimentos funcionais, uma vez que os mesmos podem trazer benefícios
à saúde.
Sousa et al. (2011) realizaram a caracterização nutricional e de compostos
antioxidantes em resíduos de acerola, goiaba, abacaxi, cupuaçu, bacuri e graviola, obtidos de
indústria de polpa de fruta localizada no Piauí. Os resíduos analisados mostraram-se fontes
potenciais de macronutrientes e compostos bioativos, destacando-se o resíduo da acerola com
881,56 ± 9,01 µg/100g de carotenóides e 247,62 ±2,08mg/100g de fenólicos totais.
Guo et al. (2003) avaliaram a atividade antioxidante de cascas e frações de sementes
de 28 frutas comumente consumidas na China, e concluíram que as cascas e sementes de
algumas frutas são ricas fontes de antioxidantes naturais.
Soong & Barlow (2004) estudaram a atividade antioxidante e compostos fenólicos de
sementes de frutos como abacate, jaca, manga e tamarindo. Os experimentos mostraram que
as sementes apresentaram atividade antioxidante e compostos fenólicos superiores a 70 %
comparando-se com a parte comestível dos frutos.
Ajila et al. (2007) analisaram componentes químicos presentes na casca de duas
variedades de mangas provenientes da Índia. Neste estudo foi possível observar que os
extratos das cascas das mangas apresentaram elevado potencial de compostos bioativos como
polifenóis, carotenóides e vitaminas C e E.
2.6 Secagem de alimentos
O Brasil é o terceiro maior produtor de frutas no mundo. No ano de 2004 chegou a
produzir 39 milhões de toneladas, perdendo apenas para a China e Índia (IBRAF, 2005).
Porém, grande parte da colheita das frutas é desperdiçada, uma vez que a maior parcela da
produção é consumida in natura. Com isto muitos pesquisadores vêm buscando estudar
processos que possibilitem maior durabilidade do produto, bem como comercialização dos
mesmos nos períodos de entressafra. Dentre esses, tem-se o processo da secagem.
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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A secagem consiste na remoção de substâncias voláteis (usualmente, mas não
exclusivamente, água) de um produto sólido, possibilitando a redução de disponibilidade de
água e conseqüente diminuição do crescimento microbiano, além de retardar reações químicas
e bioquímicas (Almeida et al., 2006; Fellows, 2006). Em paralelo, a baixa disponibilidade de
água dificulta a ação das enzimas que necessitam desse meio para agirem na estrutura do
alimento (Fioreze, 2004). A definição de secagem exclui a concentração de uma solução e a
remoção mecânica de água por filtragem ou centrifugação. Exclui também métodos térmicos
relatados à destilação.
A secagem de sólidos é uma das mais antigas e usuais operações unitárias encontradas
nos mais diversos processos usados em indústrias alimentícias, agrícolas, farmacêuticas,
químicas, cerâmicas, minerais e de polímeros, de papel e celulose. Pode-se dizer que também
é uma das operações mais complexas e menos entendidas, devido à dificuldade e deficiência
da descrição matemática dos fenômenos envolvidos de transferência simultânea de calor,
massa e quantidade de movimento no sólido. Portanto, a secagem alia ciência, tecnologia e
arte baseada em extensiva observação experimental e experiência operacional (Menon &
Mujumdar, 1987).
É utilizada principalmente para reduzir custo de transporte de matérias-primas, para
expurgar e agregar valor a muitos produtos. No caso particular de materiais perecíveis, como
produtos alimentícios, a secagem contribui para a preservação de suas propriedades
nutricionais e fisiológicas, possibilitando armazenamento em condições ambientais durante
longos períodos (Ordónez, 2005).
Durante a secagem é necessário o fornecimento de calor para evaporar a umidade do
material e também deve haver um sorvedor de umidade para remover o vapor de água
formado a partir da superfície do material a ser seco (Figura 2.15).
Figura 2.15 – Esquema do processo de secagem
Fonte: Alonso (1998).
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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O processo, de fornecimento de calor através do ar aquecido para o material úmido,
promove a evaporação da água do material e em seguida a transferência de massa arrastará o
vapor formado. Pelo exposto, observa-se que dois fenômenos ocorrem simultaneamente
quando um sólido úmido é submetido a um processo de secagem:
Transferência de energia térmica do ambiente para evaporar a umidade superficial.
Esta transferência depende de condições externas de temperatura, umidade do ar, fluxo
e direção de ar, área de exposição do sólido (forma física) e pressão.
Transferência de massa (umidade), do interior para a superfície do material e sua
subseqüente evaporação devido ao primeiro processo. O movimento interno da
umidade no material sólido é em função da natureza física do sólido, temperatura e
teor de umidade (Park et al., 2001).
2.6.1 Cinética da secagem
A secagem pode ser analisada a partir de curvas, na forma de taxas de secagem. Essas
curvas representam a forma mais simples para se descrever o comportamento da secagem de
um material, em diferentes condições de operação do secador e umidade inicial do produto.
Em geral os processos de secagem sofrem influência considerável de agentes externos
e da estrutura interna do material. A influência destes fatores ocorre em diferentes períodos no
processo da secagem mostrados nas Figuras 2.16 e 2.17. Através das figuras, verifica-se:
período de aquecimento AB, em seguida a perda de umidade por evaporação da superfície
saturada BC. O ponto C determina a umidade crítica e no segmento CD ocorre à evaporação
da superfície não-saturada, que corresponde ao primeiro período de taxa decrescente. No
trecho DE ocorre a evaporação da água no interior do sólido definido como o segundo período
de taxa decrescente.
No período de taxa constante, a secagem ocorre sob taxa constante de migração de
umidade, em que a resistência interna ao transporte de umidade é muito menor que a
resistência externa de remoção do vapor de água da superfície.
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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Figura 2.16 – Variação da umidade em função do tempo de secagem
Figura 2.17 – Fluxo de massa em função da umidade do material
No período de taxa decrescente, a quantidade de água que sai do interior para a
superfície do material diminui praticamente de maneira contínua, o que se traduz por uma
desaceleração da secagem. Durante esta fase a temperatura e umidade relativa do gás possuem
grau de influência reduzido com relação à primeira fase.
No segundo período de taxa decrescente, o plano de evaporação desloca-se lentamente
para o interior do sólido. O calor para a evaporação é transferido através do sólido para a zona
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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da evaporação, sendo que a água vaporizada move-se através do sólido para a corrente de ar.
A mudança do primeiro para o segundo período de taxa decrescente pode ocorrer
gradualmente de forma a não ser detectada.
O ponto de umidade crítica se dá entre o período de taxa constante para o período de
taxa decrescente e corresponde ao momento em que a água interna migra para a superfície do
material de forma a não mais compensar a evaporação. O valor da umidade neste ponto é
característica do material e dependente das condições em que se processa a secagem, sendo
difícil de ser verificado sem a construção das curvas com os dados experimentais na secagem
(Perry & Green, 1998).
2.6.2 Modelos matemáticos aplicados à secagem
Os modelos matemáticos propostos na literatura para predizer o comportamento da
secagem estão baseados nos diferentes mecanismos, métodos e abordagens, podendo ser:
teóricos, semi-empíricos e empíricos (Machado, 2009).
Os teóricos estão basicamente fundamentados nos balanços de massa, energia e
quantidade de movimento de todas as fases presentes no processo de secagem. Nos
balanços, são consideradas as condições externas e internas nas quais ocorre a
operação, como também os mecanismos de transferência de calor, massa e transporte e
seus efeitos dados como convecção e difusão;
Os semi-empíricos e empíricos têm sido amplamente utilizados e demonstram
adequada capacidade para predizer os processos de secagem, embora a validade dos
mesmos esteja restrita às condições sob as quais os dados experimentais são obtidos
(Brooker et al., 1992).
Pesquisadores da área de secagem de alimentos têm utilizados modelos
fundamentados na teoria de difusão de líquido. Algumas considerações devem ser realizadas
para a aplicação desses modelos, como por exemplo: despreza-se o encolhimento do material
em processamento e os efeitos de capilaridade e de transferência de calor e massa. Também se
considera que o material e o ar de secagem entram instantaneamente em equilíbrio térmico.
Os modelos de Lewis, Henderson e Pabis, Henderson e Pabis modificado, Dois
Termos, Page e de Page Modificado têm sido amplamente utilizados, principalmente com
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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produtos agrícolas, como sementes, grãos, frutos e em algumas espécies de plantas.
(Panchatiya et al., 2002 e Santos et al., 2010),
Modelo de Lewis
U* = exp(–k0 · t) (1)
Modelo de Henderson e Pabis
U* = a.exp(–k0.t) (2)
Modelo de Henderson & Pabis modificado
U* = a·exp(–k0·t) + b·exp(–k1 ·t) + c·exp(–k2·t) (3)
Modelo de Dois Termos
U* = a·exp(–k0 t) + b·exp(–k1 ·t) (4)
Modelo de Page
U* = exp(–k · tn) (5)
Modelo de Page Modificado
])t.k(exp[U n
0
* (6)
Onde,
k0, k1 e k2 = coeficientes de secagem, s-1
k = coeficiente de secagem, s-n
a, b, c, n = constantes dos modelos
t = tempo de secagem, s
L = espessura do produto, m.
2.6.3 Secadores convectivos utilizando bandejas
Existem diferentes secadores que variam em função de sua finalidade, tipo de produto
a ser seco, capacidade de secagem e tipo de energia utilizada para aquecimento (Fioreze,
2004). Dentre aqueles mais utilizados para alimentos, estão os pneumáticos, solares, rotativos,
em leito fluidizado, em spray e os secadores de bandeja.
Os secadores de bandejas podem apresentar diferentes configurações. Segundo
Fioreze (2004), de maneira geral, o secador de bandejas é constituído essencialmente por uma
câmara de secagem, onde as bandejas com o produto são colocadas para a secagem pelo fluxo
de ar aquecido. As bandejas podem ser não-perfuradas (chapas), através das quais o fluxo de
ar passa horizontalmente entre uma bandeja e outra, ou perfuradas, na forma de tela, através
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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das quais o fluxo de ar passa perpendicularmente. De maneira geral, a configuração utilizando
bandejas perfuradas é mais eficiente que a de chapa. Estes secadores operam por bateladas
(descontínuos), podem suportar diversas bandejas, e sua operação pode ocorrer em plena
carga, ou apenas com uma ou mais bandejas.
O equipamento é de construção simples,a Figura 2.18 é um tipo de secador produzido
em aço inox.
Figura 2.18 – Secador de bandejas para produção artesanal de frutas e hortaliças desidratadas.
Fonte: Arquivo pessoal.
No equipamento mostrado na Figura 2.19, o ar ambiente, é impulsionado por um
soprador que força uma corrente de ar através de um trocador de calor, caixa com resistências
elétricas, onde o ar aquecido reduz sua umidade relativa e este entra no secador com melhor
condição de secagem. A temperatura de secagem é controlada diretamente por termostato,
ligada por uma resistência, que também determina a variação de temperatura admitida no
sistema. No secador, o fluxo de ar passa perpendicular à bandeja, com temperatura e
velocidade previamente estabelecida e controlada. O controle de velocidade do ar da secagem
é regulado através de uma válvula de escape e uma válvula de admissão do ar disposta ao
longo do sistema.
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Figura 2.19 – Secador convectivo de bandejas.
Fonte: Silva (2008).
2.6.4 Liofilização
O processo de liofilização consiste na desidratação por sublimação de um produto
congelado, no qual a umidade do produto é retirada ocasionando redução de seu volume
(Oetterer, 2006; Azeredo, 2004). Divide-se em três etapas: congelamento, sublimação e
dessorção, esquematizada na Figura 2.21.
Figura 2.20– Diagrama de fases da água.
Fonte: Oetterer (2006)
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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O diagrama de fases da água é apresentado em termos de duas variáveis intensivas:
pressão e temperatura. As três fases da água coexistem no ponto triplo, que equivale a
temperatura de 0,0098 ºC e pressão de 4,58 mmHg. Se houver fornecimento de calor ao
alimento em condições abaixo do ponto triplo, a água presente no mesmo passará do estado
sólido para o vapor, ocorrendo à sublimação e conseqüentemente o processo de liofilização.
Porém, no processo de liofilização a temperatura do alimento deve ser mantida abaixo de 0ºC.
À medida que ocorre a secagem do alimento, a frente de sublimação desloca-se para o interior
do alimento congelado, deixando-o parcialmente desidratado. A desidratação ocorre em dois
estágios: sublimação na qual ocorre até teor de umidade de aproximadamente 15% e
dessorção que consiste na secagem por evaporação da água não congelada até 2% de umidade
(Fellows, 2006; Oetterer, 2006; Rocha, 2010).
Por ser realizada a baixa temperatura, ausência de ar atmosférico e água líquida, a
liofilização proporciona mínima alteração do material a ser desidratado, bem como a inibição
de reações microbiológicas, o que confere ao produto final, excelente qualidade (Oetterer,
2006; Ratti, 2001). No entanto, para que isso seja alcançado, deve ser considerada condições
apropriadas para cada tipo de material.
Fellows (2006) destaca ainda que os compostos voláteis não são absorvidos no vapor
d’água produzidos pela sublimação, conferindo assim retenção de 80 a 100% das
características sensoriais do alimento. Também provoca alterações mínimas nas proteínas,
carboidratos e vitaminas. Por exemplo, o suco de laranja apresenta perda de apenas 3% de
vitamina C e de 3 a 5% de vitamina A. No entanto, esses alimentos devem ser embalados
corretamente com o uso de gás inerte, nitrogênio, evitando assim alterações químicas como a
oxidação dos lipídeos (Azeredo, 2004; Oetterer, 2006).
Oetterer (2006) relatou que o café é o produto alimentício liofilizado de maior
consumo, onde os componentes voláteis são adequadamente preservados, proporcionando
produto final similar ao alimento in natura. Além deste, produtos liofilizados de cogumelos,
cebola, ervilha, condimentos, banana, morango suco de frutas, além de alimentos infantis e
rações militares podem ser encontrados.
Apesar da liofilização apresentar diversas vantagens perante outros processos de
secagem, possui o alto custo de operação como principal desvantagem. Elevado gasto
energético, associado a equipamentos caros e tempos longos para a desidratação justificam o
custo elevado (Ratti, 2001; Ordónez et al., 2005). Isso inviabiliza seu uso corriqueiro, ficando
esse tipo de operação reservada para produtos de alto valor agregado e/ou com requerimentos
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especiais. Tendo em vista a mínima alteração que propicia ao produto, o produto liofilizado
pode ser utilizado como controle da secagem.
2.6.5 Comportamento de alimentos durante a secagem utilizando secador de
bandejas e ajuste de modelos
Alguns trabalhos sobre secagem de alimentos utilizando o secador convectivo de
bandejas vêm sendo desenvolvidos no Brasil. Park (2001), por exemplo, avaliou a secagem de
pêra em fatias da variedade Bartlett (Pyrus sp.) e apresentou curvas de secagem nas
temperaturas 50, 60 e 70ºC e velocidades do ar de 0,5, 1,0 e 1,5m/s. Através destas curvas foi
possível detectar o aumento da difusividade térmica com o aumento da temperatura do ar de
secagem, o que refletiu a diminuição das resistências internas do processo da secagem com o
aumento da temperatura.
Almeida et al. (2006) avaliaram a cinética de secagem de frutos de acerola em secador
de leito fixo nas temperaturas de 50, 60 e 70 ºC e velocidades do ar de secagem de 1,0 e 1,5
m/s. A análises dos dados mostrou que o processo de secagem ocorreu no período de taxa
decrescente com forte influência da temperatura de secagem. Além desse parâmetro, as
variáveis velocidades do ar de secagem e temperatura também influenciaram o processo.
Reis et al., (2006) avaliou o efeito da secagem convectiva e a vácuo sobre parâmetros
de qualidade de fatias de berinjela, focando principalmente o teor final de umidade, a cor e o
coeficiente de reidratação das fatias. Os resultados obtidos comprovaram que a secagem
convectiva foi mais eficiente na remoção de água das berinjelas do que a secagem a vácuo,
além de proporcionar produto final mais claro e avermelhado, preservando assim melhor
aparência do produto final. Porém, vale ressaltar que o coeficiente de reidratação do produto
final na secagem a vácuo foi 2,7 vezes maior que o produto da secagem convectiva.
Silva et al. (2008) realizaram estudo semelhante ao de Park (2001), avaliando a
difusividade e da energia de ativação para feijão macassar (Vigna unguiculata (L.) Walp.),
variedade sempre-verde, com base no comportamento da secagem. Para este estudo foram
utilizadas amostras de 150g de feijão nas temperaturas 40, 50 e 60ºC a velocidade do ar
constante de 1,0m/s. A difusividade efetiva da água no produto foi determinada através da lei
de Fick e uma expressão para a difusividade efetiva da água em função da temperatura foi
determinada por meio do ajuste da equação de Arrhenius. Na análise dos resultados, os
autores concluíram que a difusividade efetiva da água no produto aumentou com o aumento
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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da temperatura do ar de secagem, no qual a difusidade efetiva variou entre 7,13 x 10-11
até
14,0 x 10-11
m2/s.
Ainda no Brasil, Machado et al. (2010) estudando a cinética da secagem do pedúnculo
de caju, demonstraram a qualidade satisfatória dos produtos obtidos pela secagem convectiva,
e verificaram que a temperatura, a velocidade do ar de secagem e espessura das fatias do caju
são parâmetros importantes para redução do tempo final de secagem.
Santos et al. (2010) estudaram a cinética da secagem de carambola (Averrhoa
carambola L.) em secador de bandejas. A partir das curvas, foram obtidos dados de taxa de
secagem e de difusividade, além do ajuste de modelos semiteóricos aos dados experimentais.
Os experimentos foram realizados nas temperaturas de 50, 60 e 70°C e velocidade do ar de
1,5 m/s. Os dados experimentais foram ajustados aos modelos de Page, Henderson e Pabis e
Exponencial, utilizando-se regressão não-linear. Todos os ajustes tiveram coeficiente de
determinação (R2) superior a 0,96, mas o modelo de Page apresentou melhor ajuste. Também
foi observado que valor da difusividade efetiva aumentou com o aumento da temperatura, o
que era esperado, visto que em maiores temperaturas, a remoção de água é mais rápida.
No contexto internacional, Gogus & Maskan (2006) analisou a secagem do bagaço de
azeitona com amostras de espessuras variando entre 6 a 12 mm, submetidas à secagem a 60,
70 e 80ºC e velocidade do ar de 1,5 m/s. Com esse estudo, foi observado que a espessura e
temperatura de secagem teve influencia significativa sobre o tempo de secagem, bem como
afetaram a taxa de secagem do bagaço de azeitona.
Radhika et al. (2011) estudaram a secagem de um grão comum na culinária indiana
(Eluesine coracana). Os experimentos foram realizados em secador de bandejas nas
temperaturas de 50, 70 e 80 ºC e os dados experimentais foram ajustados utilizando nove
modelos, sendo que o modelo logarítmico foi o que melhor descreveu a cinética da secagem
do painço.
2.6.6 Impacto da secagem sobre os compostos bioativos de alimentos
Segundo Fellows (2006), todos os produtos submetidos ao processo da secagem
sofrem modificações que acarretam em mudanças de qualidade, quando comparados aos
produtos frescos. Essas alterações estão relacionadas, sobretudo, à textura, aroma e sabor do
alimento, porém, em muitos casos a mudança de cor e valor nutricional é também
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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52
significativa. A textura do alimento sofre maiores alterações, na maioria das vezes, quando o
alimento é submetido à secagem rápida em altas temperaturas. Já a redução do sabor e aroma
nos produtos desidratados é ocasionada principalmente pela perda de componentes voláteis.
É surpreendente a quantidade de produtos de fruta desidratados disponíveis no
mercado, sobretudo aqueles oferecidos pela rede mundial de computadores (internet). Apesar
das veiculadas alegações de funcionalidade e benefícios a saúde desses alimentos, muitas
vezes, nenhuma informação é fornecida sobre as condições de secagem desse material, nem
tampouco sobre sua composição e concentração de compostos bioativos.
Na secagem de produtos alimentícios, é importante conhecer e controlar os parâmetros
operacionais tendo em vista a possibilidade de degradação de compostos bioativos e
nutricionais presentes. Devido a complexidade e diversidade de composição e características
físico-químicas dos diferentes alimentos, é difícil apontar de maneira inequívoca as possíveis
modificações nutricionais decorrentes do processamento, seja ele térmico ou não.
Sabe-se que compostos bioativos são perdidos durante a secagem. Existem relatos
acerca da degradação de carotenóides (Rodriguez-Amaya, 1999), bem como é conhecida a
sensibilidade do ácido ascórbico ao calor e à oxidação (Valente et al., 2011). Portanto, o ideal
é um curto tempo de secagem, baixa temperatura, baixa umidade e baixos níveis de oxigênio
durante o armazenamento, a fim de evitar grandes impactos e conseqüentemente perdas desse
composto bioativo no produto final (Fellows, 2006).
Várias pesquisas versam sobre o impacto do processamento sobre os compostos
bioativos, bem como na cinética de secagem. Mrkìc et al. (2006) estudaram o efeito das
condições de secagem sobre compostos bioativos e atividade antioxidante de brócolis
(Brassica oleracea L.). As amostras foram submetidas à secagem com temperaturas variando
de 50 a 100ºC e velocidade do ar de 1,20 a 2,25m/s. Foi observado aumento da atividade
antioxidante do brócolis, particularmente nos tratamentos conduzidos em temperaturas mais
altas e tempos mais curtos. Os resultados também mostraram que nessas condições, o teor de
ácido ascórbico presente em brócolis foi reduzido.
Marete et al. (2009), estudaram os efeitos da temperatura sobre a extração aquosa de
compostos fenólicos e cor da erva medicinal Tanacetum parthenium. Os resultados apontaram
forte relação entre a quantidade de compostos fenólicos totais e cor desejável. Em
temperaturas acima de 70ºC, observou-se que a enzima polifenoloxidase foi inativada, o que
resultou em extratos mais coloridos com alto teor de compostos fenólicos totais. Devido ao
Capítulo 2: Revisão Bibliográfica
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53
teor de bioativos encontrado, os autores sugiram que a erva poderia ser incorporada em bebida
com propriedades antiflamatórias.
Moreira et al. (2010) avaliaram a retenção do ácido ascórbico e antocianinas durante a
secagem do resíduo da acerola através da secagem por atomização, levando em consideração
temperatura de entrada, proporção de adjuvante e substituição de maltodextrina por goma de
cajueiro. Os autores perceberam que o grau de retenção foi inferior para as antocianinas (5-
10%) quando comparado ao ácido ascórbico (6-15%), o que demonstrou maior suscetibilidade
térmica desse último nutriente. Outro dado relevante é que a retenção dos compostos foi
favorecida por temperaturas mais baixas (170ºC) e maior proporção de adjuvante.
Finalmente, Vashisth et al. (2011) avaliaram o efeito da secagem sobre o teor de
fenólicos e atividade antioxidante do bagaço dos frutos muscadine (Muscadinia rotundifolia).
Para este estudo, discos desse material com espessura de 2 a 4 mm foram submetidos a três
tipos de secagem: a vácuo, ar quente e liofilização, em diferentes combinações de tempo e
temperatura. Com base nos resultados obtidos, os autores asseguram que apesar de diferentes
espessuras utilizadas, não houve diferença significativa (p0,05) em relação ao teor de
compostos fenólicos entre as amostras. Para semelhantes tratamentos (combinações entre
tempo e temperatura), os resultados dos compostos fenólicos indicaram que os discos de 4
mm apresentaram maior retenção do que os de 2mm, fato este associado à sensibilidade que
os fenólicos tem ao calor. Todas as amostras submetidas à secagem por ar quente
apresentaram concentração fenólica inferior a amostras liofilizadas. Através deste estudo, foi
possível concluir que amostras submetidas à secagem a vácuo e ar quente podem ser
utilizados na produção de alimentos ricos em antioxidantes funcionais.
Capítulo 3
Metodologia
Capítulo 3: Metodologia
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55
3 Metodologia
3.1 Matéria prima
O resíduo agroindustrial da acerola (Figura 3.1) foi fornecido por unidade de produção
de polpa de fruta, Delícia da Fruta, localizada no município do Natal (RN), sendo que o fruto
da acerola foi proveniente de plantio localizado no Estado do Ceará. O material, constituído
pelo co-produto do processo de obtenção da polpa, é composto por casca, polpa residual e
sementes.
Figura 3.1 – Resíduo agroindustrial da acerola (Malpighia emarginata).
Fonte: Arquivo pessoal (2011).
A indústria supracitada forneceu quatro lotes do resíduo in natura, com características
de grau de maturidade, consistência e cores semelhantes. Após aquisição do resíduo, estes
foram homogeneizados de forma a constituir um só lote e em seguida, fracionados em sacos
plásticos, pesados, etiquetados e armazenados sob congelamento no Laboratório de
Compostos Bioativos e Tecnologia Animal (LABTA), do Departamento de Engenharia
Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), até o início dos
experimentos. Antes da utilização (secagem ou análises do produto in natura), o resíduo de
Capítulo 3: Metodologia
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56
acerola foi retirado do congelador e mantido sob temperatura de refrigeração por 24 horas
para que o descongelamento ocorresse de forma homogênea e completa. A Figura 3.2
apresenta o processo de separação do resíduo da polpa de fruta, realizado na indústria.
Figura 3.2 – Fluxograma do processamento da polpa de fruta realizado na unidade de
processamento Delícia da Fruta (Natal, RN).
Recepção
Seleção das frutas
Higienização
(lavagem com água clorada)
Enxágüe
(água potável)
Frutas descartadas
Matéria Prima (acerola)
Câmara Fria
(-12οC)
Despolpadeira
Tanque Pulmão
Envasadora
Resíduos
Expedição
Capítulo 3: Metodologia
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57
3.2 Métodos
Os experimentos foram realizados nos Laboratórios de Compostos Bioativos e
Tecnologia Animal (LABTA), Energia Alternativa e Fenômenos de Transporte (LEAFT),
ambos do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal do Rio Grande do
Norte (UFRN). Além desses, ensaios foram conduzidos no Laboratório de Compostos
Bioativos, Alimentos e Nutrição Experimental da Universidade de São Paulo (USP), campus
São Paulo. A Figura 3.3 apresenta o fluxograma experimental geral.
Figura 3.3 – Fluxograma experimental.
Processo de secagem Processo de liofilização
Trituração
Proantocianidinas
Carotenóides
Ácido Ascórbico pH
Umidade
Atividade de água
(Aw)
Açúcares Totais
Cor
Caracterização Físico-Química Avaliação Funcional Obtenção dos extratos
Antocianinas
CFT
Avaliação da
capacidade
antioxidante: DPPH
Resíduo
agroindustrial da acerola
Capítulo 3: Metodologia
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58
3.2.1 Processo de Secagem Convectiva
3.2.1.1 Planejamento experimental
Para verificação da influência dos parâmetros de secagem sobre o resíduo da acerola, a
secagem convectiva foi conduzida conforme planejamento experimental do tipo fatorial 23 + 3
pontos centrais (Tabela 3.1), totalizando 11 ensaios, sorteados aleatoriamente antes de cada
experimento.
Tabela 3.1 – Planejamento experimental da secagem de resíduo de acerola.
Experimento Temperatura de secagem
(ºC)
Velocidade do ar de
secagem (m/s)
Espessura da fatia (𝜹)
(cm)
Ordem
de
sorteio
Nº Codificado Real Codificado Real Codificado Real
01 (-1) 60 (-1) 4,0 (-1) 0,50 11º
02 (+1) 80 (-1) 4,0 (-1) 0,50 1º
03 (-1) 60 (+1) 6,0 (-1) 0,50 5º
04 (+1) 80 (+1) 6,0 (-1) 0,50 7º
05 (-1) 60 (-1) 4,0 (+1) 0,75 10o
06 (+1) 80 (-1) 4,0 (+1) 0,75 3o
07 (-1) 60 (+1) 6,0 (+1) 0,75 2o
08 (+1) 80 (+1) 6,0 (+1) 0,75 6 o
09 0 70 0 5,0 0 0,62 9 o
10 0 70 0 5,0 0 0,62 8 o
11 0 70 0 5,0 0 0,62 4 o
Capítulo 3: Metodologia
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59
3.2.1.2 Procedimento experimental da secagem do resíduo da acerola
O resíduo de acerola foi submetido ao processo de secagem para obtenção de pós,
utilizando secador convectivo de bandejas (Figura 3.4 ), localizado no Laboratório de Energia
Alternativa e Fenômenos de Transporte (LEAFT) do Departamento de Engenharia Química
da UFRN.
Nesse equipamento, o ar ambiente é impulsionado por soprador centrífugo de 5,5 cv
com 3490 rpm, modelo 112 M, marca WEG, que força uma corrente de ar através de um
conjunto de quatro resistências elétricas de 1000 W cada, onde o ar é aquecido e entra no
secador em melhor condição de secagem. A temperatura de trabalho foi monitorada usando-se
termoresistência PT100, ligado a um controlador de temperatura que manipula a potencia da
resistência elétrica ao longo do experimento, mantendo a temperatura do sistema em valor
pré-estabelecido (set point). No secador, o fluxo de ar cruza perpendicular à bandeja, com
velocidade previamente estabelecida através da regulagem em válvula gaveta disposta no
sistema de admissão do ar. Para monitorar o perfil de temperatura, foram colocados
termopares digitais (P1, P2, P3, P4 e P5) ao longo da câmara de secagem. Os termopares
digitais acoplados ao secador monitoram a temperatura ambiente, temperatura das bandejas
em que se encontra o produto e da saída do secador. Permite-se com isto acompanhar as
variações térmicas durante o processo da secagem. Além disso, um termohigrômetro mediu
periodicamente a umidade do ar ambiente e na do ar na saída do secador e um anemômetro
digital mediu a velocidade do ar na saída do secador.
Capítulo 3: Metodologia
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Figura 3.4 – Secador convectivo de bandejas acoplado a microcomputador utilizado
no estudo.
Fonte: Arquivo pessoal (2011).
A Figura 3.5 ilustra o monitoramento do processo utilizado nos experimentos de
secagem do resíduo da acerola.
Figura 3.5 – Controle do processo de secagem.
Fonte: Arquivo pessoal (2011).
Capítulo 3: Metodologia
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61
O resíduo agroindustrial de acerola previamente descongelado foi uniformemente
distribuído em bandeja de alumínio com tela perfurada confeccionada no LEAFT, e em
seguida submetido ao processo de secagem no secador convectivo de bandejas, posicionada
na altura do termopar 4. Em intervalos de tempo pré-estabelecidos, a bandeja foi retirada,
pesada rapidamente e recolocada no secador, a fim de obter a massa do resíduo (Figura 3.6).
Este procedimento foi realizado até atingir peso constante, ou seja, quando não houve mais
variação de massa, e o tempo necessário para isso foi registrado.
Para o acompanhamento da cinética de secagem, a umidade do material foi
monitorada utilizando-se balança de determinação rápida (modelo Moisture Analyzer LJ16,
Mettler Toledo, Brasil). Para isso, antes de iniciar o processo da secagem, amostra in natura
de 5g do resíduo foi coletada e transferida para bandeja de alumínio previamente tarada. Da
mesma maneira, ao término de cada secagem, o resíduo seco e moído foi avaliado quanto ao
teor de umidade final, utilizando-se amostras de 1g, conforme Equação 7:
𝑈𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 % = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 –(𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 )
(𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ) × 100 (7)
Figura 3.6 – Pesagem da bandeja com amostra do resíduo antes da secagem.
Fonte: Arquivo pessoal (2011).
Capítulo 3: Metodologia
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3.2.1.3 Ajuste dos dados experimentais a modelos matemáticos
O processo de secagem foi realizado a partir de delineamento inteiramente casualizado
(DIC) com duas repetições e com medidas em triplicata, totalizando 11 ensaios. Os dados
obtidos na secagem, em camada delgada, foram ajustados aos modelos de Lewis e Henderson
e Pabis descritos nas Equações (1) e (2), por análise de regressão não linear, utilizando-se o
software STATISTICA 7. Para ajuste dos modelos, foram utilizados o coeficiente de
regressão (R2) e o parâmetro qui-qudrado (χ
2) calculado pela Equação (8).
nN
)MRMR(N
1i
2
i,previexp,2
(8)
Onde:
MRexp, i = valores experimentais da razão de umidade para a observação, i
(adimensional)
MRprev, i = valores previsto da razão de umidade para a observação, i (adimensional)
N = número de observações
n = número de parâmetros no modelo.
3.2.1.4 Cálculo da eficiência do processo de obtenção do pó
A eficiência, definida pela razão entre a massa de sólidos presentes no material
desidratado obtido ao término da secagem e a massa de sólidos presentes no resíduo
alimentado ao secador, foi calculada conforme Medeiros et al. (2001), através da Equação (9).
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 % = 1−𝑢𝑝ó X 𝑚𝑝ó 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑧𝑖𝑑𝑎
1−𝑢𝑟𝑒𝑠 . X 𝑚𝑟𝑒𝑠 ..𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑥 100 (9)
Onde,
upó= umidade do pó;
ures.= umidade do resíduo antes da secagem;
mpó= massa do pó (quantidade de pó produzido durante a secagem);
mres = massa do resíduo (quantidade do resíduo utilizado na secagem).
Capítulo 3: Metodologia
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3.2.2 Processo de liofilização
Amostra do resíduo agroindustrial da acerola foi submetida ao processo de
liofilização. A princípio, o resíduo foi congelado em nitrogênio líquido e em seguida levado
ao liofilizador por um período de 72h, onde foram empregados os seguintes parâmetros de
processamento: temperatura de 25°C, pressão a vácuo de 13Pa e temperatura do condensador
de -90ºC.
Figura 3.7 – Resíduo da acerola liofilizado.
Fonte: Arquivo pessoal (2011).
3.2.3 Trituração e acondicionamento
Ao término do processo da secagem, o resíduo desidratado foi triturado em moinho de
bolas em aço inoxidável (modelo TE-631/2, Tecnal, Brasil, Figura 3.8) para obtenção do pó
(Figura 3.9). Após este procedimento, o material triturado foi acondicionado em frascos
âmbar (Figura 3.10) e mantido a temperatura de congelamento de (-6,0 ± 0,5°C) até a
realização das análises, a fim de minimizar prováveis modificações durante a estocagem, uma
vez que este parâmetro não foi abordado no presente estudo.
Capítulo 3: Metodologia
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Figura 3.8 – Processo de moagem para obtenção dos pós do resíduo agroindustrial da acerola.
Fonte: Arquivo pessoal (2011).
Figura 3.9 – Obtenção dos pós do resíduo agroindustrial da acerola.
Fonte: Arquivo pessoal (2011).
Capítulo 3: Metodologia
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Figura 3.10 – Acondicionamento do resíduo agroindustrial em frascos de vidro âmbar.
Fonte: Arquivo pessoal (2011).
3.2.4 Avaliação do produto final – Impacto de secagem sobre as características do
resíduo de acerola
As análises realizadas incluíram determinações físico-químicas, concentração de
compostos bioativos e atividade antioxidante, conforme descrito a seguir. Foram avaliadas as
amostras desidratadas por secador convectivo nas diferentes condições experimentais (Tabela
3.1), amostra liofilizada e resíduo in natura.
3.2.4.1 Caracterização físico-química
3.2.4.1.1 pH
O pH foi determinado conforme método N° 017/IV (IAL, 2008), utilizando-se
potenciômetro digital (modelo pH 2600, Instrutherm, Brasil) previamente calibrado com
soluções tampão – pH 4,0 e pH 7,0. Para isso, foi pesado 1g das amostras e adicionados em
10 mL de água destilada.
Capítulo 3: Metodologia
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3.2.4.1.2 Umidade
Amostras do resíduo in natura e desidratado foram avaliadas quanto ao teor de
umidade, descrito no item 3.2.1.2, através da Equação (7).
3.2.4.1.3 Atividade de água
Foi determinada em Analisador de Atividade de Água S3TE (Aqualab, EUA)
utilizando-se cubetas plásticas apropriadas. A determinação da umidade relativa de equilíbrio
foi identificada, quando transcorrido o tempo necessário para a estabilização da mesma.
Figura 3.11 – Equipamento para determinação de atividade de água.
Fonte: Arquivo pessoal (2011).
3.2.4.1.4 Açúcares totais (ART)
O método DNS (ácido 3,5-dinitrossalicílico) baseado na redução do ácido a ácido 3-
amino-5-nitrossalicílico, concomitantemente com a oxidação do grupo aldeído do açúcar a
grupo carboxílico foi realizado conforme Correia (2004).
Para a quantificação de açúcares presentes, amostras de 1g do material, 20 mL de água
destilada e 1 mL de ácido clorídrico (HCl) foram transferidas para balão volumétrico de 250
mL e submetidos a banho-maria a 65ºC – 70ºC por 10 minutos. Em seguida, a solução foi
Capítulo 3: Metodologia
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67
resfriada em banho de gelo. Os resultados foram expressos a partir da curva padrão preparada
com diferentes concentrações de glicose e frutose 1%.
3.2.4.2 Cor instrumental
A cor do resíduo in natura e desidratado foi determinada em colorímetro (HunterLab,
modelo ColorQuest XE, Reston, USA). Os valores de cor foram expressos de acordo com o
sistema de coordenadas CIELAB, e as variáveis L* (luminosidade), a* (componente
vermelho-verde) e b* (componente amarelo-azul) foram utilizadas para o cálculo da
tonalidade cromática (ho) e saturação da cor (C*), de acordo com a Equação (10) e (11),
respectivamente:
° = arctan 𝑎/𝑏 (10)
𝐶∗ = 𝑎2 + 𝑏2 (11)
3.2.4.3 Concentração de compostos bioativos
3.2.4.3.1 Preparação dos extratos aquosos
Amostras de 1g do material, in natura e desidratado, foram submetidas à extração
seqüencial em três etapas. Inicialmente, as amostras foram mantidas sob agitação constante
por 30 minutos em 25 mL de água destilada com posterior filtração a vácuo, utilizando-se
bomba de vácuo (modelo NOF 650, New Pump, Brasil) e papel de filtro Whatman no 1. Na
segunda e terceira etapas, os resíduos foram homogeneizados em 25 mL de água destilada por
mais 30 minutos. Os filtrados das três etapas de extração foram combinados e o volume
aferido para 75 mL, conforme esquema experimental mostrado na Figura 3.12.
Capítulo 3: Metodologia
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Figura 3.12 – Obtenção dos extratos aquosos utilizados no experimento.
75 mL de extrato
Filtração a vácuo
Filtração a vácuo
Agitação
30 min
Agitação
30 min
Resíduo
Adição 25 mL do solvente Resíduo
Filtração à vácuo
Agitação
30 min
25 mL do solvente 1g da amostra
Adição 25 mL do solvente
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3.2.4.3.2 Compostos fenólicos totais (CFT)
A quantificação de compostos fenólicos foi determinada de acordo com Correia et al.
(2011). Alíquotas de 1 mL do extrato filtrado (preparação de acordo com item 3.2.4.3.1)
foram transferidas para tubos de ensaio, aos quais adicionou-se nesta seqüência: 1 mL de
solução etanol 95%, 5 mL de água destilada e 0,5 mL de reagente Folin-Ciocalteau 1N. De
imediato, ocorreu homogeneização. Transcorridos cinco minutos, adicionou-se 1 mL de
solução carbonato de sódio 5% (p/v), seguindo-se nova homogeneização. Os tubos de ensaio
foram mantidos em câmara escura por 60 minutos, ao final dos quais foram, mais uma vez,
homogeneizados. As amostras tiveram suas absorbâncias medidas no comprimento de onda
725 nm contra branco, consistindo de solução etanol 95%. Foi utilizada curva de calibração
construída a partir de diferentes concentrações de ácido gálico, com o propósito de converter
as absorbâncias e expressar os resultados em miligramas de ácido gálico equivalente (GAE)
por 100 g de peso fresco da amostra (mg GAE eq/100 g amostra).
3.2.4.3.3 Carotenóides
A análise de carotenóides totais foi realizada segundo Lichtenthaler & Buschmann
(2001). Foram pesados 2g da amostra em béquer e em seguida adicionados 18 mL de acetona
pura. A mistura foi filtrada em ambiente com baixa iluminação. Foram realizadas leituras do
sobrenadante em espectrofotômetro a 661 nm, 644 nm e 470 nm para o cálculo dos
carotenóides. A quantidade de carotenóides expressa µg/mL foi calculada através da Equação
(14):
𝐶𝑎 𝜇𝑔/𝑚𝐿 = 11,24𝐴661 − 2,04𝐴644 (12)
𝐶𝑏 𝜇𝑔/𝑚𝐿 = 20,13𝐴644 – 4,19𝐴661 (13)
𝐶 𝑥+𝑐 𝜇𝑔/𝑚𝐿 = 1000𝐴470 − 1,90𝐶𝑎 − 63,14𝐶𝑏 /214 (14)
3.2.4.3.4 Teor de Antocianinas Monoméricas - Método do pH diferencial
O teor de antocianinas totais foi determinado pelo método da diferença de pH,
conforme descrito por Giusti & Wrosltad (2001). Inicialmente foram preparadas duas
soluções tampão: solução de cloreto de potássio 0,025 M (pH = 1) e solução de acetato de
Capítulo 3: Metodologia
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70
sódio 0,4 M (pH= 4,5). Foram adicionados 1,6 mL da correspondente solução tampão a 0,4
mL do extrato de forma a se obter densidade óptica na faixa de 0,100-1,200, a 510nm e
efetivadas as medidas em máximos de absorção na região visível a 700nm. O teor de
antocianinas foi calculado de acordo com a Equação (15):
𝑇𝑒𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑡𝑜𝑐𝑖𝑎𝑛𝑖𝑛𝑎, 𝑚𝑔/𝑔 = (𝐴510 − 𝐴700) 𝑝𝐻1 − (𝐴510 − 𝐴700) 𝑝𝐻4,5 ×
𝑃𝑀 × 𝐹𝐷 × 1000 × 𝜀−1
Onde,
A510 = absorbância das amostras lidas a 510 nm;
A700= absorbância das amostras lidas a 700 nm;
PM = peso molecular da cianidina 3-glicosídeo (449,2 g/mol);
FD = fator de diluição;
ε = absortividade molar (26900)
3.2.4.3.5 Proantocianidinas – Método do n-butanol
A determinação do teor de proantocianidinas foi realizada pelo método de Porter et al.
(1985). Inicialmente foi preparada a solução n-butanol, que consistiu da adição de 500 mL de
n-butano-HCl na proporção 3:2 (v:v) a 77 mg de FeSO4.7H2O. Do resíduo desidratado foram
feitos extratos acetônicos a 70% para possibilitar a extração total substâncias presentes. Após
o preparo do extrato, 250 µL do mesmo foi adicionado a 2,5 mL da solução do n-butanol
inicialmente preparada. A amostra pronta foi levada a banho-maria a 95°C durante o período
de 15 minutos e em seguida foram realizadas leituras espectrofotométricas no comprimento
de onda de 540 nm. O branco consiste em solução de MeOH-HCl 1%.
3.2.4.3.6 Ácido ascórbico
O teor de ácido ascórbico (AA) foi avaliado pelo método titulométrico 967.21
(AOAC, 1990) com 2,6-diclorofenol-indofenol (DCFI), modificado segundo Oliveira et al.
(2010) utilizando ácido metafosfórico/amostra na proporção 10:1 (v/p). A solução de DCFI
foi preparada a partir de 20 mg de bicarbonato de sódio em água destilada e 50 mg do
(
5) (15)
Capítulo 3: Metodologia
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71
reagente 2,6-diclorofenol indofenol diluídos até volume final de 100 mL. A quantidade de
ácido ascórbico (mg/100g) foi calculada a partir da Equação (16).
Á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑠𝑐ó𝑟𝑏𝑖𝑐𝑜,𝑚𝑔
100𝑔 =
𝑝×𝑐× 50
𝑉 𝑥 𝑚𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 x100 (16)
onde,
p = volume (mL) gasto de solução padrão de AA;
c = concentração da solução padrão de AA (mg/mL)
V= volume de amostra gasto na titulação;
mamostra = massa da amostra utilizada.
3.2.4.4 Determinação da atividade antioxidante: Teste do radical 1,1 – Difenil-2-
picrilhidrazil (DPPH)
A atividade antioxidante através da redução do radical estável DPPH• (2,2-difenil-1-
picrilhidrazil) foi determinada segundo Duarte-Almeida et al. (2006). Para isso, foi preparada
solução metanólica de DPPH• 40 mg/mL de forma a apresentar aproximadamente 0,6-0,7 de
absorbância em 517 nm de comprimento de onda. As determinações foram realizadas em
microplacas de poliestireno com 96 cavidades (TPP, Suíça). Em cada cavidade das
microplacas foram adicionados 200 L da solução de DPPH• e 40 L do extrato. Para
construir a curva padrão, foram adicionados 200 L da solução de DPPH• e 40 L das
soluções com concentração conhecida de Trolox entre 20 L e 2500 L.
As leituras das absorbâncias foram realizadas após 25 minutos de reação em
espectrofotômetro de microplaca ThermoPlate Reader (Bio-Rad Laboratories, EUA) a 25ºC.
Foi construída curva-padrão utilizando antioxidante sintético Trolox (6-hidroxi-2,5,7,8-
tetrametilcromo-2-acido carboxilico) como padrão. Os resultados foram calculados mediante
comparação com a curva padrão e expressos em micromoles equivalentes de Trolox por
grama de amostra (mol Trolox eq./g amostra).
Capítulo 3: Metodologia
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72
3.2.5 Cálculo da retenção
O cálculo da retenção dos compostos bioativos e atividade antioxidante foram
calculados mediante aplicação da seguinte relação, Equação (17).
𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛çã𝑜, % = A final
A inicial x100 (17)
onde,
Ainicial = teor do componente no resíduo natural ou liofilizado;
Afinal = teor do componente após secagem convectiva.
3.2.6 Análises estatísticas
Nesta pesquisa, todas as análises foram realizadas em triplicata, a exceção da atividade
antioxidante, que foi determinada em octuplicata e análise da colorimetria.
Os resultados serão apresentados como média ± desvio padrão. Para comparação das
médias, foi realizada análise de variância (ANOVA) e o teste de Tukey, com auxílio do
software Statistica ® 7.0. O nível de significância considerado para a diferença entre as
médias foi de 5 % (p<0,05).
Capítulo 4
Resultados e Discussão
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
74
4 Resultados e Discussão
Neste capítulo, inicialmente são apresentados e discutidos os resultados dos
experimentos da secagem com resíduo da acerola em secador de bandejas a diferentes
temperaturas, espessura da torta do resíduo e velocidades do ar de secagem. Em seguida, são
discutidos e analisados os modelos semiteóricos que foram usados para descrever o
comportamento cinético do processo da secagem no secador de bandejas.
Na segunda parte do trabalho, o produto final é avaliado e os efeitos da secagem sobre
suas características são comentadas. A abordagem das características físico-químicas abre
essa parte do trabalho, seguida da análise do impacto da desidratação sobre a cor instrumental,
concentração de compostos bioativos e atividade antioxidante. Os resultados observados para
o resíduo seco em bandejas são comparados ao resíduo in natura e liofilizado, o que permite
inferir sobre as possíveis modificações induzidas pelo processamento. Além disso, o valor
bioativo do produto final é discutido com base na concentração dos compostos de interesse
abordados no presente estudo.
4.1 Secagem do resíduo da acerola em secador de bandejas
As Figuras 4.1 (A), (B) e 4.2 (C) e (D) apresentam os dados experimentais da secagem
do resíduo da acerola, nas condições de temperatura 60ºC, velocidade do ar de secagem de 4,0
e 6,0 m/s e espessura da torta do material de 0,50 e 0,75 cm, respectivamente. As curvas estão
apresentadas na forma adimensional da umidade final/umidade inicial (Uo/Ui) versus tempo
de secagem.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
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75
(A) (B)
Figura 4.1 -Secagem do resíduo da acerola em secador de bandeja à temperatura de 60 oC e velocidade de 4,0 m/s, (A) espessura de 0,50 cm e (B) espessura de 0,75 cm. Legenda:
(exp) valores experimentais, (lew) resultados ajustados ao modelo de Lewis e (hp) modelo de
Henderson e Pabis.
(C) (D)
Figura 4.2 - Secagem do resíduo da acerola em secador de bandeja à temperatura de
60 oC e velocidade de 6 m/s, (C) espessura de 0,50 cm e (D) espessura de 0,75 cm. Legenda:
(exp) valores experimentais, (lew) resultados ajustados ao modelo de Lewis e (hp) modelo de
Henderson e Pabis.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
76
De maneira geral, é possível visualizar grande semelhança entre as curvas
apresentadas. Por exemplo, verificou-se que para v=4 m/s, T=60º C e espessura 0,5 cm
(Figura 4.1 (A)), o tempo de secagem foi de 200 minutos e a relação Uo/Ui = 0,17
correspondente a umidade final de 0,83 b.s. Quando se compara a condição T=60º C e
espessura 0,75 cm (Figura 4.1 (B)), o tempo de secagem foi 260 min. e a relação Uo/Ui =
0,17 correspondente a umidade final de 0,86 b.s. Da mesma maneira, v=6 m/s, T=60º C e
espessura 0,5 cm (Figura 4.2 (C)), o tempo de secagem foi de 180 min. e a relação Uo/Ui =
0,17 correspondente a umidade final de 0,84 b.s. Ao se utilizar espessura de 0,75 cm(Figura
4.2 (D)), os valores foram também muito próximos: tempo de secagem 240 min. e a relação
Uo/Ui = 0,17 correspondente a umidade final de 0,84 b.s.
Sendo assim, os dados apontam para comportamento cinético similar para as
condições operacionais utilizadas. Em todos os casos mostrados, a maior diferença observada
diz respeito ao tempo necessário para o processo atingir umidade constante. Observou-se que
quanto maior velocidade do ar de secagem e menor espessura da torta do material o tempo de
secagem foi reduzido consideravelmente, ou seja, o processo tornou-se 60 minutos mais
rápido. Esse achado está de acordo com relatos prévios (Vashisth et al., 2011) e é explicado
pela maior taxa de evaporação que acontece em condições de menor espessura e maior
velocidade de ar.
Na Figura 4.3 (E), (F) e (G) estão apresentados os experimentos nas condições
operacionais de temperatura de 70oC, velocidade do ar de secagem de 5,0 m/s e espessura da
torta do material utilizado de 0,62 cm, que constituem os experimentos de repetição do ponto
central do planejamento experimental. Através das curvas é possível visualizar que nos 50
minutos iniciais, a redução de umidade do material variou linearmente, o que caracterizou o
período de taxa constante.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
77
(E) (F)
(G)
Figura 4.3 - Secagem do resíduo da acerola em secador de bandeja à temperatura de
70oC, velocidade 5 m/s e espessura 0,62 cm, (E) 1º experimento, (F) 5º experimento, (G) 9º
experimento. Legenda: (exp) valores experimentais, (lew) resultados ajustados ao modelo de
Lewis e (hp) modelo de Henderson e Pabis.
As Figuras 4.4 (H) (I) e 4.5 (J) e (K) apresentam os dados da secagem, sob condições
de temperatura de 80oC, velocidade do ar de secagem de 4,0 e 6,0 m/s e espessura da torta do
material utilizado de 0,5 e 0,75 cm.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
78
(H) (I)
Figura 4.4 - Secagem do resíduo da acerola em secador de bandeja à temperatura de
80 oC e velocidade de 4m/s, (H) espessura de 0,50 cm e (I) espessura de 0,75 cm. Legenda:
(exp) valores experimentais, (lew) resultados ajustados ao modelo de Lewis e (hp) modelo de
Henderson e Pabis.
(J) (K)
Figura 4.5 - Secagem do resíduo da acerola em secador de bandeja à temperatura de
80oC e velocidade de 6 m/s, (J) espessura de 0,50 cm e (K) espessura de 0,75 cm. Legenda:
(exp) valores experimentais, (lew) resultados ajustados ao modelo de Lewis e (hp) modelo de
Henderson e Pabis.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
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79
Verificou-se que, nas condições operacionais da Figura 4.4 (H) com espessura de 0,5
cm, o tempo de secagem foi de 160 min. e a relação Uo/Ui = 0,16 corresponde à umidade
final de 0,86 b.s. Nas mesmas condições de temperatura e velocidade do ar, mas com maior
espessura (0,75 cm) (Figura 4.4 (I)), o tempo de secagem subiu para 220 min. e a relação
Uo/Ui = 0,15 correspondeu à umidade final de 0,85 b.s.
Ao aumentar-se a velocidade do ar de secagem para 6 m/s, mantendo-se a temperatura
de 80º C e utilizando-se espessura de 0,5 cm (Figura 4.5 (J)), o tempo de secagem foi de 160
min. e a relação Uo/Ui = 0,17 correspondente a umidade final de 0,86 b.s. Nesse caso, ao se
variar a espessura para 0,75 cm (Figura 4.5 (K)), o tempo de secagem se manteve em 160 min
e a relação Uo/Ui = 0,15 correspondente a umidade final de 0,87 b.s.
Nesse caso, o tempo de secagem sofreu influência da espessura da camada de material
apenas nas condições de velocidade 4 m/s. Para velocidade de 6 m/s a espessura da torta não
influenciou o tempo de secagem, mantendo-se constante, de maneira que a temperatura foi o
parâmetro determinante no processo.
O formato das curvas apresentadas (Figuras 4.3, 4.4 e 4.5) permite inferir que, em
todos os experimentos, a velocidade de secagem foi maior no início do processo e diminui ao
longo do processo. Este comportamento já esperado está de acordo com Park et al. (2001) e
outros pesquisadores da área de secagem de alimentos.
Na Tabela 4.1 estão apresentados os resultados dos ajustes dos modelos de Lewis e
Henderson e Pabis aos dados experimentais. Além disso, também são mostrados os valores da
constante de velocidade (k), coeficiente de regressão (R2), qui-quadrado (χ
2), erro médio
quadrático (RMSE) e estimativa de erros em percentual (%E).
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
80
Tabela 4.1 – Parâmetros para os dados experimentais de secagem e os modelos
Os resultados obtidos demonstram que os modelos Lewis e Henderson e Pabis
descreveram satisfatoriamente o comportamento cinético do processo de secagem para as
condições de operação usadas. O coeficiente de regressão médio, R2, para todos os
experimentos foi maior ou igual a 0,98, independente da velocidade do ar de secagem e da
espessura da torta, para os dois modelos. A constante de velocidade média para o modelo de
Lewis foi de 0,0145 min-1
. e para o modelo de Henderson e Pabis foi 0,015 min-1
. Porém,
considerando a estimativa dos erros, verificou-se que o modelo de Henderson e Pabis foi o
que melhor ajustou aos dados de secagem do resíduo de acerola.
A Tabela 4.2 apresenta os resultados obtidos para a eficiência, umidade do produto
final e tempo de secagem. No que diz respeito à eficiência de obtenção do pó, observou-se
que os resultados em todos os experimentos ficaram próximos e em torno de 15% de
eficiência. No entanto, análise mais cuidadosa permite detectar que as condições 1, 3 e 5
levam a eficiência levemente inferior às demais. Ao se comparar com a Tabela 3.1, observa-se
que todas as três condições experimentais foram conduzidas sob a menor temperatura de
secagem (60oC). No que diz respeito, sobretudo a condição 1, inferior a todas os grupos
experimentais exceto amostras 3 e 5 (p<0,05), a mesma coincide com menor velocidade do ar
de secagem (4 m/s), o que permite inferir que essa seria condição pouco favorável a secagem
do resíduo de acerola.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
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81
Tabela 4.2 – Desempenho da secagem do resíduo agroindustrial da acerola.
Ensaio Eficiência de obtenção
do pó (%)
Umidadepó (%) Tempo de
secagem
(min)
01 13,52 ± 0,09b
3,98 ± 0,09
160
02 15,38 ± 0,40a
2,25 ± 0,48
120
03 14,66 ± 0,04a,b
2,99 ± 0,05
120
04 15,10 ± 0,48 a
2,33 ± 0,58
140
05 14,69 ± 0,01 a,b
2,37 ± 0,01
220
06 15,68 ± 0,00a
2,06 ± 0,00
180
07 15,14 ± 0,41 a
2,33 ± 0,50
200
08 15,71 ± 0,04 a
2,05 ± 0,05
120
09 15,55 ± 0,12 a
2,36 ± 1,37
160
10 15,14 ± 0,52 a
2,37 ± 0,62
160
11 15,22 ± 0,52 a
2,35 ± 0,62
180
Resultados expressos com média ± desvio-padrão (triplicata).
Médias seguidas da mesma letra, sobrescritas na mesma coluna, indicam que não há diferença
significativa pelo Teste de Tukey (p<0,05).
Os pós de resíduo de acerola apresentaram umidade final semelhante (p>0,05) em
torno de 2,5%, bem como grande variação do tempo de secagem, considerado aqui como
sendo o período necessário para obter umidade final constante. Apesar de não ter sido
detectada diferença estatística significativa, o pó obtido na condição experimental 1,
apresentou umidade final quase duas vezes superior aos demais, o que parece ter sido
conseqüência da desfavorável associação de parâmetros de secagem, que levou a já
comentada inferior eficiência.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
82
4.2 Avaliação do produto final – Impacto da secagem sobre as
características do resíduo de acerola
4.2.1 Características físico-químicas
As características físico-químicas do resíduo agroindustrial da acerola in natura e
desidratado nas diversas condições experimentais foram avaliadas conforme mostra a Tabela
4.3.
Tabela 4.3 – Resultados das análises físico-químicas do resíduo agroindustrial da acerola in
natura e desidratado em secador convectivo de bandejas e liofilizado.
Ensaio pH Umidade (%) Aw ART (g/100g)
01 3,55 ± 0,02b,c
3,98 ± 0,11c
0,405 ± 0,01c
34,89 ± 0,27b
02 3,53 ± 0,01c 2,25 ± 0,48
c 0,204 ± 0,01
f 38,24 ± 0,51a
03 3,54 ± 0,01c 2,99 ± 0,05
c 0,224 ± 0,00
e,f 34,85 ± 0,33b
04 3,61 ± 0,02b,c
2,33 ± 0,58c
0,267 ± 0,01d 32,51 ± 0,10
c,d
05 3,61 ± 0,01b,c 2,37 ± 0,01
c 0,238 ± 0,00
e 24,02 ± 0,76e
06 3,58 ± 0,04b,c 2,10 ± 0,00
c 0,165 ± 0,02
g 30,86 ± 0,78
d
07 3,63 ± 0,11b,c 2,33 ± 0,50
c 0,210 ± 0,00
f 30,62 ± 0,94d
08 3,62 ± 0,03b,c 2,05 ± 0,05
c 0,164 ± 0,00
g 33,96 ± 1,29b,c
09 3,54 ± 0,01c 2,36 ± 1,37
c 0,220 ± 0,00
e,f 30,45 ± 0,47d
10 3,73 ± 0,00a 2,37 ± 0,62
c 0,217 ± 0,00
e,f 34,34 ± 1,05b,c
11 3,68 ± 0,05a,b 2,35 ± 0,62
c 0,209 ± 0,00
f 34,47 ± 0,99b,c
RN 3,54 ± 0,01b,c
79,37 ± 3,77a
0,989 ± 0,01a 2,50 ± 0,10
g
RL 3,15 ± 0,01d
21,55 ± 0,46b
0,816 ± 0,01b 17,35 ± 0,95
f
Resultados expressos com média ± desvio-padrão (triplicata).
Médias seguidas da mesma letra, sobrescritas na mesma coluna, indicam que não há diferença significativa pelo
Teste de Tukey (p<0,05).
U = Umidade, Aw = Atividade de água, ART = Açúcares Redutores Totais, RN = Resíduo in natura, RL =
Resíduo Liofilizado.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
83
4.2.1.1 pH
Ribeiro & Seravalli (2007) e Franco & Landgraf (1996) subdividem os alimentos em
três grandes grupos de acordo com o seu pH: alimentos de baixa acidez cujo pH é superior a
4,5; alimentos ácidos, que têm o pH entre 4,0 e 4,5 e os alimentos muito ácidos cujo pH é
inferior a 4,0.
Em todos os resíduos analisados, os valores de pH não apresentaram variação
substancial entre o estado in natura e o desidratado em secador de bandejas, com valores
compreendidos entre 3,53 e 3,73. Apenas o resíduo liofilizado apresentou valor (3,15)
significantemente inferior (p<0,05) aos demais. Os resultados aqui apresentados caracterizam
o resíduo de acerola como alimento muito ácido.
Os valores encontrados são próximos aos mostrados por estudos anteriores. Borges
(2011) verificou pH de 3,64 para bagaços de acerola desidratados em leito de jorro, bem como
Aquino et al. (2010), que encontraram pH de 3,32 em farinha do resíduo da acerola a ser
utilizada na preparação de biscoitos tipo cookies. Da mesma maneira, Gomes et al., (2004)
encontrou valores próximos ao deste estudo ao avaliar a polpa de acerola em pó (pH = 3,82)
obtido em secador de leito de jorro a 70ºC e Silva (2008) identificou pH de 3,49 ao avaliar
frutos de acerola. Os resultados apresentados neste estudo também encontram-se dentro da
faixa de pH determinado por Matsuura et al. (2001) quando caracterizaram frutos de
diferentes genótipos de aceroleira (3,08 – 3,57).
No entanto, os valores são ligeiramente superiores a média de pH 3,31 obtida por
Soares et al. (2001) na desidratação da polpa de acerola pelo processo de secagem em espuma
(Foam mat).
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
84
4.2.1.2 Umidade e Atividade de água (Aw)
A atividade de água é um índice da quantidade de água livre presente no alimento, e
dessa forma disponível para o crescimento de micro-organismos, bem como reações químicas
e bioquímicas. A umidade, por sua vez, representa o teor de água total do alimento (Ribeiro &
Seravalli, 2007). A desidratação do alimento inibe o desenvolvimento dos microorganismos e
impede as reações bioquímicas que dependem da umidade, reduzindo assim desperdícios que
ocorrem com frutas in natura, as quais apresentam elevado conteúdo de água (Gava, 2009;
Park, 2001).
Sendo assim, o conhecimento dos teores de umidade e atividade de água permite fazer
inferências sobre a estabilidade de produtos alimentícios. Gava (2009) estabelece que
alimentos secos e estáveis do ponto de vista microbiológico devem apresentar valores-limite
para Aw e umidade de 0,6 e 25%, respectivamente.
Através da Tabela 4.3, constata-se que apesar de se utilizar diferentes temperaturas,
velocidade de ar e espessura da torta do resíduo agroindustrial no processo de secagem, os
valores médios da umidade nos pós do resíduo da acerola apresentaram-se semelhantes entre
si, diferindo estatisticamente (p0,05) apenas do resíduo in natura e liofilizado.
Observa-se redução de umidade de aproximadamente 30 vezes, ao se comparar o
resíduo in natura e o resíduo desidratado em secador de bandejas, o que repercute em
considerável aumento de estabilidade microbiológica e possibilidade de armazenamento do
produto final a temperatura ambiente. O pó de acerola desse estudo apresentou valores de
umidade entre 2,05% e 3,98%, resultados inferiores aos apresentados por Borges (2011), em
pó de acerola (8,53%) em leito de jorro a 60ºC, Soares et al. (2001) em polpa desidratada de
acerola pelo processo Foam mat (7,24%) e Menezes et al. (2009) em estufa por circulação de
ar e por liofilização (11,37% e 10,67%, respectivamente). Resultados mais próximos ao desta
pesquisa foram reportado por Gomes et al., (2004) para polpa de acerola em pó, obtida em
leito de jorro a 70ºC (4,07%) e por Moura (2010) para pó de acerola verde (3,80%).
Quanto a atividade de água (Aw), os valores médios do resíduo de acerola diferiram
estatisticamente (p0,05) entre si, sobretudo ao se comparar os resíduos secos ao resíduo in
natura e liofilizado. É interessante observar que o resíduo liofilizado apresentou elevada
umidade e atividade de água, que pode ser decorrente da dificuldade de liofilizar o resíduo de
acerola, o qual possui estrutura grosseira e heterogênea, com presença expressiva de
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
85
sementes, o que poderia ter dificultado o congelamento e assim a retirada de água desse
material.
Verifica-se na Tabela 4.3 que os resíduos desidratados em secador convectivo de
bandejas apresentaram valores de atividade de água de 0,164 a 0,404, encontrando-se assim
dentro da faixa estabelecida para alimentos secos e estáveis (Aw <0,6). Já o resíduo
liofilizado e o in natura apresentaram valores elevados de atividade de água (0,816 e 0,989,
respectivamente), o que favorece o desenvolvimento de micro-organismos, e estão de acordo
com o maior percentual de umidade observado para esses grupos. Vale ressaltar que os
menores valores de atividade de água (0,164 e 0,165) correspondem aos pós produzidos com
a maior temperatura do ar de secagem (80ºC) e maior espessura da torta (0,75cm).
Assim como a umidade, a atividade de água dos resíduos desidratados em secador
convectivo de bandejas, desse estudo, apresentou resultados ligeiramente inferiores aos
apresentados por Borges (2011) em pó de acerola (0,45) em secador de leito de jorro a 60ºC e
Moura (2010) para pó de acerola verde (0,42).
4.2.1.3 Açúcares redutores totais (ART)
O percentual de açúcares redutores totais do presente estudo variou desde 38,24 até
2,5%, diferindo entre si (p<0,05). O maior valor encontrado (38,24%) corresponde ao pó
produzido em secador convectivo de bandejas com a maior temperatura do ar de secagem
(80ºC) e menor espessura da torta (0,50cm), enquanto que o menor percentual (24,02%)
corresponde à menor temperatura (60ºC) e maior espessura da torta (0,75cm). Os resíduos in
natura e liofilizados destacaram-se pelos seus percentuais de ART significativamente
inferiores aos demais, 2,5% e 17,35%, respectivamente. Esse resultado pode ser conseqüência
do maior teor de água desses dois grupos, que leva a diminuição percentual dos outros
componentes.
O teor médio de ART do resíduo de acerola desidratado em secador convectivo foi
superior ao encontrado por Borges (2011) ao avaliar o pó de acerola (9,02%) em secador de
leito de jorro a 60ºC. Aquino et al. (2010), ao avaliar a farinha de resíduos da acerola
produzida em secador elétrico a 60ºC, encontraram valor médio de 24,33% e Soares et al.
(2001) verificaram média de 43,22% para pó da polpa de acerola obtido em estufa de
circulação de ar, valores entre os quais os resultados encontrados na presente pesquisa estão
situados.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
86
4.2.2 Cor
A Tabela 4.4 inclui os resultados obtidos para as coordenadas de cor L*, a* e b* do
resíduo de acerola desidratado e in natura, além dos índices colorimétricos C* e H*. Os
valores apresentados da cor instrumental permitem a análise e descrição das características
associadas à coloração do alimento, utilizando para isso um conjunto de dados cartesianos
relacionados ao espectro de cor do produto.
Tabela 4.4 – Colorimetria do resíduo da acerola in natura e desidratado em bandejas e
liofilizado.
Ensaios Colorimetria
L* a* b* C* H*
01 50,08 12,57 10,95 16,67 41
02 49,00 13,03 9,36 16,04 36
03 54,02 13,68 11,91 18,14 41
04 51,13 15,34 10,26 18,45 34
05 53,17 14,44 11,73 18,60 39
06 49,86 10,20 10,71 14,79 46
07 52,34 12,50 11,93 17,28 44
08 52,18 9,86 11,34 15,03 49
09 52,24 11,20 11,91 16,35 47
10 51,71 13,45 10,59 17,12 38
11 51,90 14,88 10,25 18,07 35
RN 36,57 14,15 5,41 15,15 21
RL 49,29 14,64 10,99 18,31 37
RN = Resíduo in natura, RL = Resíduo Liofilizado.
Os valores do parâmetro L* foram similares entre os resíduos desidratados por
secagem convectiva e liofilização, mas o resíduo natural apresentou valor aproximadamente
30% inferior à média dos demais. Tendo em vista que o valor L* está relacionado à
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
87
luminosidade e tonalidade branca, esse resultado indica que o resíduo de acerola úmido in
natura apresentou coloração mais escura quando comparado aos resíduos secos.
Os valores de a* e b* podem assumir valores positivos e negativos, dependendo da cor
do produto. O parâmetro a* indica variações desde o vermelho (+a*) até verde (-a*), enquanto
que b* aponta resultados que vão desde o amarelo (+b*) até o azul (-b*). De maneira geral, os
resultados encontrados para o resíduo de acerola encontraram-se no primeiro quadrante (+a*)
e (+b*), ou seja, o resíduo desidratado apresentou as cores vermelha e amarela
respectivamente, com predominância da intensidade de vermelho sobre a intensidade de
amarelo. Esse comportamento é explicado pelo fato da cor do produto ser fortemente
influenciada pela presença de pigmentos naturais do resíduo de acerola, sobretudo
antocianinas e carotenóides.
A secagem parece não ter influenciado os resultados do índice Chroma C*, tendo em
vista que a média dos valores encontrados para este índice no resíduo desidratado em secador
convectivo de bandejas, representou quase 90% do valor inicial do resíduo de acerola. Ainda,
os valores encontrados para o ângulo Hue (H*) confirmaram a tonalidade vermelha do resíduo
de acerola, uma vez que os resultados ficaram próximos a 40. No entanto, comparando-se os
valores médios de H* dos grupos 1 a 11 com o resíduo in natura, observa-se aumento de
aproximadamente 49%, que indica descoloração do produto desidratado, em relação à cor do
resíduo original. Tendência semelhante foi observada por Vega-Galvez et al. (2009), ao
avaliarem o impacto da secagem convectiva sobre pimenta vermelha, detectaram
descoloração do produto, sobretudo para o material submetido a temperaturas de 60º e 90º C.
Outros resultados colorimétricos semelhantes são apresentados na literatura. Adriano
et al. (2011), ao avaliarem a qualidade de fruto da aceroleira cv. Oliver, em dois estágios de
maturação observaram valores de L* entre 40 a 45 e tonalidade cromática (H*) entre 30 a 39
para frutos maduros e semimaduros, respectivamente. Gomes et al. (2004) ao estudar o
armazenamento da polpa de acerola em pó a temperatura ambiente evidenciaram
luminosidade (L*) de 58,5 e intensidade de vermelho (+a*) de aproximadamente 12, todos
próximos aos encontrados no presente estudo.
Moreira (2007) apresentou resultado semelhante ao resíduo in natura da presente
pesquisa ao estudarem a obtenção e caracterização de extrato microencapsulado do resíduo
agroindustrial da acerola, cuja luminosidade foi de 37,8. Ao avaliarem frutos de acerola, Lima
et al. (2007) observaram faixa mais ampla de valores para L*, indo desde 31,9 até 68,4, ao
passo que Neves & Lima (2009) ao avaliarem o efeito do congelamento sobre a estabilidade
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
88
da polpa de acerola adicionada de extrato comercial de própolis, encontraram valores L*em
torno de 37.
4.2.3 Compostos bioativos
Os resultados da concentração de compostos bioativos analisados no presente estudo –
compostos fenólicos totais, carotenóides, antocianinas e proantocianidinas - estão mostrados
na Tabela 4.5.
Vale salientar que a abordagem do efeito da secagem sobre o resíduo agroindustrial da
acerola pode ser demonstrada de duas maneiras: a partir dos resultados expressos em base
úmida ou em base seca. O primeiro pode ser entendido, como a avaliação do que efetivamente
é encontrada no produto, por ocasião de um eventual consumo do resíduo natural ou seco,
sem artifícios matemáticos. Ou seja, permite avaliar o valor bioativo do produto final. Para se
avaliar o impacto da secagem sobre o resíduo de acerola, considerando que existe diferença de
umidade entre os diferentes grupos na presente pesquisa, a qual pode mascarar eventuais
modificações causadas pelo processo de secagem, na Tabela 4.5 os resultados apresentam as
duas possíveis abordagens, seguidas da interpretação dos resultados encontrados.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
89
Tabela 4.5 – Concentração de compostos bioativos do resíduo da acerola in natura, desidratado em bandejas e liofilizado.
Ensaios CFT
mg GAE eq/100 g
amostra
CFT
mg GAE eq/100
g MS
Carotenóides
mg/g
Carotenóides
mg/g MS
Antocianinas
mg/100g
amostra
Antocianinas
mg/100g MS
ProAntoc
mg/100g da
amostra
ProAntoc
mg/100g da MS
01 2585,39±0,03d,e 2692,60±105,99b 122,73±0,18
e 127,82± 0,18
d 182,16 ± 1,09
d 189,71±5,67
d,e 58,64 ± 0,01
b,c 61,33±0,52
c
02 2649,15±0,01c,d,e 2710,22±41,64b 123,22±0,19
d 126,06 ±0,19
e 200,25 ± 0,89
c 204,86 ± 4,57
d 57,38 ±0,01
d,e,f 59,84±0,07
d
03 2758,06±0,01c,d 2843,10±32,60b 118,12±0,19
f 121,76± 0,19
f 250,20 ± 1,38
b 257,92±7,13
b,c 57,75 ± 0,002
d 60,35±0,02
e
04 3098,08±0,02a 3171,86 ±63,24 b 124,30±0,10
c 127,25 ±0,10
d 284,16 ± 0,85
a 290,92 ± 4,36
b 58,93 ± 0,03
a,b 59,14±0,03
f
05 2722,20±0,01c,d 2805,37± 49,79 b 101,30±0,014
k 104,39 ±0,14
k 276,51 ± 1,25
a 284,95 ± 6,44
b 59,25 ± 0,01
a 58,95 ± 0,02
f
06 3003,78±0,01a,b 3067,08 ±25,84 b 140,71±0,10
a 143,68 ±0,09
b 202,61 ±0,82
c 209,30 ± 4,18
d 57,33 ± 0,01
e,f 58,46± 0,02
f
07 2852,36±0,03b,c 2862,69±14,42 b 107,63±0,10j
110,21 ±0,11
j 211,24 ± 1,09
c 216,29 ±5,61
d 58,64 ± 0,02
b,c 58,81±0,02
f
08 2704,93±0,01c,d,e 2761,46 ±44,62 b 135,62±0,10
b 138,46 ±0,11
c 169,22±1,43
d,e 169,41±7,31
e 57,41 ±0,02
d,e,f 58,78±0,04
f
09 2731,50± 0,01c,d 2797,51±30,62 b 110,14±0,14
h 112,80 ±0,14
g 274,70 ± 1,95
a 281,34± 9,96
b 57,54 ±0,01
d,e 59,00±0,15
f
10 2730,17± 0,02c,d 2796,58 ±59,28 b 108,97± 0,11
i 111,62± 0,11
i 247,00 ± 0,72
b 253,01± 3,69
c 58,34 ± 0,01
c 59,93±0,01
d,e
11 3184,41± 0,011a 3261,11±44,14 b 114,63±0,18
g 117,62± 0,18
h 210,96 ± 1,00
c 216,04 ± 5,10
d 57,56±0,025
d,e 59,64±0,01
d
RN 2241,39±0,0052f 10286,07±40,97a 42,80±0,18
m 207,40 ±0,85
a 164,76 ± 0,88
e 798,53±21,25ª 57,04 ± 0,005
f 282,44±0,16
a
RL 2484,45± 0,009e 3166,98± 47,19 b 53,58±0,27
l 68,29 ±0,34
l 70,69 ± 0,51
f 90,11± 3,25
f 59,20 ± 0,026
a 72,69±0,03
b
Resultados expressos com média ± desvio-padrão (triplicata). Médias seguidas da mesma letra, sobrescritas na mesma coluna, indicam que não há diferença significativa
pelo Teste de Tukey (p<0,05). CFT = Compostos Fenólicos Totais, ProAntoc: proantocianidinas ; RN = Resíduo in natura; RL = Resíduo Liofilizado.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
90
4.2.3.1 Compostos fenólicos totais (CFT)
Os compostos fenólicos são importantes elementos naturais implicados em grande
número de atividades biológicas e passíveis de utilização industrial e farmacêutica
(Dembitsky et al., 2011). Relatos prévios confirmam a presença desses compostos em acerola,
tanto nos frutos (Lima et al., 2005), nos produtos derivados, tais como sucos (Righetto et al.,
2005) e também no resíduo (Oliveira et al., 2009; Borges, 2011).
De maneira geral, os resíduos secos apresentaram valores próximos entre si, apesar da
diferença estatística significativa entre alguns grupos. Ao se comparar os resultados em base
úmida, observa-se que o extrato do resíduo in natura apresentou concentração inferior
(p<0,05) a todos os grupos experimentais submetidas à secagem, convectiva ou liofilização,
como conseqüência da clara concentração de compostos bioativos das amostras submetidas à
desidratação (Tabela 4.5).
A análise dos resultados em base seca explicita o efeito negativo da secagem sobre a
concentração fenólica, com retenção de aproximadamente 30% do teor fenólico inicial nas
amostras secas. Nesse caso, as amostras obtidas por secagem convectiva ou por liofilização
apresentaram resultados similares (p>0,05). Também pode ser observado que as diferentes
condições de secagem e suas combinações afetaram a CFT de maneira semelhante, já que não
pôde ser observada nenhuma condição em particular que influenciasse de maneira
diferenciada o resultado final.
A secagem pode afetar a concentração fenólica de frutos, tendo em vista que esses
compostos são susceptíveis a oxidação degradativa durante a secagem, a qual levaria a
reações de condensação intermolecular. No entanto, é importante comentar que os compostos
fenólicos não são propriamente ―perdidos‖, mas sim convertidos quimicamente. Apesar de já
ter sido demonstrada a biodisponibilidade dos polifenóis presentes em frutas secas (Vinson et
al., 2005), a comparação da biodisponibilidade dos fenólicos oxidados versus não-oxidados
ainda não foi investigada, e dessa forma, não existe comprovação de que os fenólicos
oxidados ―perdidos‖, ou seja, não detectados pelo método Folin-Ciocalteau, não sejam
biodisponíveis, ou ainda, bioativos (Bennett et al., 2011).
Oliveira et al. (2009) ao analisar extratos metanólicos de resíduo de acerola,
apresentaram valores inferiores aos aqui apresentados e na ordem de 680 mg GAE/100g. Os
resultados obtidos por Rufino et al. (2009) para frutas de acerola foram maiores (1060
mg/100g), assim como aqueles mostrados por Melo et al. (2008) para polpa congelada de
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
91
acerola (2193,40 mg eq. catequina/100g). Borges (2011) obteve resultados muito próximos ao
presente estudo, ao analisar extratos aquosos de resíduo de acerola seco em leito de jorro
(2865,7 mg GAE/100g).
Vasco et al. (2008) estudaram 17 diferentes tipos de frutas e estabeleceram o conceito
de que produtos com concentração fenólica superior a 1000 mg GAE/100g poderiam ser
considerados como sendo de alta concentração, entre 200 e 460 mg GAE/100g seriam
intermediários e menores que 100 mg GAE/100g, baixa concentração. Apesar da diminuição
aqui observada, a concentração final dos compostos fenólicos em resíduo de acerola seco
pode ser considerada elevada, tendo como base essa classificação e também a comparação
com os resultados fenólicos apresentados para outros produtos de fruta encontrados na
literatura (Alothman et al., 2009; Rufino et al., 2010; Babbar et al., 2011).
4.2.3.2 Carotenóides e antocianinas
Os carotenóides e antocianinas são pigmentos naturais encontrados em grande número
de frutas. Esses dois compostos têm natureza química diferente – antocianinas pertencem ao
grupo dos compostos fenólicos, enquanto que os carotenóides são estruturas isoprenóides de
natureza lipofílica. Entretanto, ambos apresentam atividade biológica e são reconhecidos
como importantes compostos bioativos (Dembitsky et al., 2011).
Os carotenóides podem ser carotenos ou xantofilas. Os carotenos são hidrocarbonetos
poliênicos com variados graus de insaturação e as xantofilas são sintetizadas a partir dos
primeiros, por reações de hidroxilação ou epoxidação (Ambrósio et al., 2006). Os compostos
mais comumente encontrados em alimentos são beta-caroteno, alfa-caroteno, beta-
criptoxantina, luteína e licopeno (Rodriguez-Amaya & Kimura, 2004).
Apesar da diferença estatística observada, de maneira geral, os valores de carotenóides
expressos em massa úmida ficaram próximos entre si, nos resíduos secos por convecção. No
entanto, ao se analisar os resultados em base seca, o impacto da secagem ficou evidente, tendo
em vista que o resíduo in natura apresentou concentração de carotenóides aproximadamente
80% superior (p<0,05) aos resíduos secos nos experimentos de 1 a11.
Tanto para os resultados expressos em base úmida quanto para os em base seca,
valores inferiores (p<0,05) desse pigmento nas amostras 5 e 7, que têm em comum o fato de
utilizarem a mais baixa temperatura testada (60º C, Tabela 3.1) e os mais longos tempos de
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
92
secagem (220 e 200 minutos, respectivamente, Tabela 4.2). Ou seja, o tempo de exposição
parece ter sido um parâmetro decisivo nesse caso. Essa observação é explicada pela
vulnerabilidade dos carotenóides a reações térmicas e oxidativas, as quais estão envolvidas
em operações de secagem. A estrutura dos carotenóides, formada por um sistema de ligações
duplas conjugadas ao longo de uma cadeia polimérica aberta, são especialmente sensíveis a
exposição térmica, o que explica sua vulnerabilidade a esse tipo de reação (Ribeiro &
Seravalli, 2007). Comportamento similar é apontado por Rodriguez-Amaya & Kimura (2004),
que afirmaram que processos térmicos realizados a elevadas temperaturas e curto espaço de
tempo levam a maior retenção de carotenóides, ou seja, mais uma vez, o tempo de exposição e
não propriamente a temperatura, é o fator mais relevante.
Outro dado interessante relacionada a concentração de carotenóides é a constatação de
que o resíduo liofilizado apresentou concentração significantemente inferior (p<0,05) a todos
os demais grupos experimentais. Apesar das condições de liofilização serem consideradas
teoricamente mais amenas e mais propícias para a retenção de nutrientes, nesse caso essa
tendência não se confirmou, podendo ser justificada pelas condições do processo empregado,
resultando num tempo do processo prolongado, 72h, associado à exposição à luz favorecendo
assim a degradação deste composto bioativo.
Para as antocianinas, o impacto negativo da secagem convectiva também pode ser
observado e mais uma vez, o resíduo liofilizado apresentou teor inferior (p<0,05) a todos os
grupos experimentais, o que permite inferir que a liofilização não foi um método eficiente de
manutenção de carotenóides e antocianinas em resíduo de acerola. Leong & Oey (2012) ao
compararem o impacto da secagem em frutas e verduras submetidas à secagem convencional
e por liofilização, também observaram a mesma tendência aqui apresentada. Os autores
relataram que a combinação do congelamento e desidratação pode danificar estruturas
celulares e expor de maneira importante as antocianinas presentes, reduzindo sua
concentração. Além da grave desvantagem do alto custo de operação, já foi observado que
produtos liofilizados podem produzir produtos instáveis, cujos nutrientes inicialmente
preservados, perdem-se com mais rapidez que produtos secos por outras técnicas mais
convencionais (Tang & Chen, 2000).
De modo geral, os resultados em massa seca demonstraram que o resíduo seco por
convecção apresentou retenção na ordem de 25% do teor original de antocianinas encontrado
no resíduo in natura, o que pode ser entendido como forte impacto negativo da secagem sobre
esse nutriente. Anteriormente, perdas consideráveis na concentração de antocianinas haviam
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
93
sido reportadas por Michalczyk et al. (2009) para morango, framboesa e billberry (Vaccinum
myrtillus), ao se comparar as frutas in natura, com amostras desse material seco por secagem
em bandejas e liofilizado.
As antocianinas são consideradas pigmentos instáveis e facilmente degradados
termicamente. São responsáveis pela cor de grande número de frutas, assumindo colorações
que vão desde o azul até o vermelho (Ribeiro & Seravalli, 2007). Segundo Ancos et al.
(2000), a degradação das antocianinas está relacionada à atividade polifenoloxidase do
material em estudo, do pH e também da presença de representantes muito ativos, como a
antocianina cianidina-3-glicosídio.
Apesar da relevante perda causada pela secagem, o resíduo de acerola seco é uma
fonte considerável de antocianinas, ao se considerar a concentração existente no resíduo final
expressa em massa úmida. Os valores aqui encontrados, os quais estão em torno de 200
mg/100g amostra foi superior ao teor de diversas frutas frescas tropicais, com destaque para
açaí, camu-camu, jambolão e ciruela (Almeida et al., 2011; Rufino et al., 2010). Os resultados
aqui reportados também foram superiores ao encontrados previamente para os extratos
aquosos de resíduo de acerola seco em leito de jorro a 60ºC e 1,8 m/s. (Borges, 2011).
4.2.3.3 Proantocianidinas
As proantocianidinas, ou taninos condensados, são compostos naturais extensivamente
encontrados em frutas e vegetais, estudadas devido aos indícios de atividade biológica que
incluem atividade antiinflamatória, antimicrobiana, antialérgica, dentre outras. Essa atividade
parece estar fortemente relacionada à sua comprovada atividade antioxidante, sobretudo por
sua capacidade de inativar radicais livres (Diouf et al., 2009)
Os valores de proantocianidinas dos resíduos 1 a 11 ficaram numericamente próximos,
apesar das diferenças estatísticas observadas. Nenhum efeito de condições específicas de
secagem pode ser observado, já que os resíduos 4 a 9 foram similares entre si (p>0,05).
Também para as proantocianidinas, a secagem causou diminuição na quantidade de
compostos detectáveis. Observou-se redução na ordem de 80% ao se comparar os resultados
em massa seca do resíduo seco por convecção e o resíduo in natura. Larrauri et al. (1997)
analisaram o impacto da secagem do resíduo de uva vermelha sobre a concentração de taninos
condensados e chegaram à conclusão que a temperatura exerceu um importante efeito. As
perdas observadas só foram relevantes para temperaturas acima de 100º C, o que diferiu do
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
94
presente estudo, já que redução considerável foi observada para toda a faixa de temperatura
estudada (60º C a 80º C)
Nesse caso, o resíduo liofilizado apresentou maior concentração de taninos
condensados que os secos em bandejas (p<0,05), com teor cerca de 20% superior a essas
amostras.
O teor de proantocianidinas encontrado em resíduo de acerola seco no presente
trabalho foi aproximadamente duas vezes superior ao reportado previamente por Larrauri et
al. (1997) para resíduo de uva vermelha seco em diferentes temperaturas (60º, 100º e 140º C)
e métodos (secagem por ar quente e liofilização).
4.2.3.4 Ácido ascórbico
Os frutos de acerola, bem como seus produtos derivados, são reconhecidos pelo alto
teor de ácido ascórbico. Apesar da grande variabilidade dos resultados encontrados na
literatura, em geral, os valores encontrados para esses produtos são superiores a grande parte
dos frutos (Oliveira et al., 1999; Mezadri et al., 2008). Sabe-se que fatores como o estádio de
maturação dos frutos, dentre outros, podem levar a diferenças importantes no teor de ácido
ascórbico (Vendramini & Trugo, 2000).
Os resultados encontrados para o teor de ácido ascórbico nas amostras de resíduo de
acerola in natura e desidratado estão apresentados na Tabela 4.6. O teor de ácido ascórbico
das amostras foi próximo ao encontrado previamente por Mezadri et al. (2008) para polpas de
acerola (641 a 920 mg/100g).
A análise de resultados em base seca permite visualizar perdas do ácido ascórbico
decorrentes do processamento. A sensibilidade do ácido ascórbico a altas temperaturas e
condições oxidativas já foi demonstrada anteriormente (Piga et al. 2003; Vashisth et al. 2011),
o que explica o decréscimo da concentração desse componente no presente estudo.
Mais uma vez, a liofilização conduzida sob as condições dessa pesquisa gerou amostra
com teor reduzido de AA quando comparada ao resíduo in natura e às amostras secas nas
condições 1 a 7 (p<0,05). Comportamento similar foi observado previamente por Asami et al.
(2003), ao comparar o teor de ácido ascórbico de morangos frescos e submetidos a secagem
convectiva e liofilização. A baixa retenção observada pode ser explicada pelo longo período
de exposição empregada para a liofilização, o que poderia ter levado a altas taxas de oxidação.
Vale salientar que o impacto da liofilização sobre os teores de compostos bioativos
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
95
apresentados no presente estudo não pode ser generalizada, tendo em vista que o processo foi
conduzido sob condições fixas, as quais poderiam ser otimizadas para repercutir em menor
impacto.
Tabela 4.6 – Concentração de ácido ascórbico do resíduo da acerola desidratado por secagem
convectiva em bandejas, resíduo in natura e liofilizado.
Ensaios Ácido ascórbico
mg /100 g amostra
Ácido ascórbico
mg /100 g MS
01 734,86±0,0,73ª
765,33 ± 0,76b
02 722,57±55,49a,b
739,23 ± 56,77b,c
03 622,69 ± 23,59b,c
641,89 ± 24,31d
04 608,84 ± 32,02c 623,34 ± 32,78
d
05 652,52 ± 40,25ª,b,c
672,46 ± 41,48b,c,d
06 632,43 ± 22,66ª,b,c
645,76 ± 23,14c,d
07 603,51 ± 6,65c 617,92 ± 6,81
d
08 390,57 ± 36,91d 398,74 ± 37,68
e
09 398,64 ± 56,08d 408,28 ± 57,43
e
10 410,46 ± 10,26d 420,44 ± 10,51
e
11 380,28 ± 26,84d 389,44 ± 27,49
e
RN 206,82 ± 2,85f 1002,38 ± 13,80ª
RL 333,98 ± 12,20d 425,73 ± 15,55
e
Resultados expressos com média ± desvio-padrão (triplicata).
Médias seguidas da mesma letra, sobrescritas na mesma coluna, indicam que não há diferença significativa pelo
Teste de Tukey (p<0,05).
RN = Resíduo in natura, RL = Resíduo Liofilizado, MS = massa seca.
Os valores de retenção de ácido ascórbico das condições 1 a 7 situaram-se entre 61 e
76%, resultados superiores aos apontados por Wojdylo et al. (2009) durante a secagem
convectiva de morangos a 70º C e velocidade do ar de 1 m/s. Nessas condições, os autores
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
96
encontraram valores de apenas 28 a 40% de retenção, o que pode ser explicado pelo longo
período de secagem (550 minutos) empregado nesse processo específico.
As condições 8, 9, 10, 11 foram especialmente severas no que diz respeito ao impacto
negativo provocado sobre o teor de AA, com resultados similares ao encontrado na amostra
liofilizada (p>0,05). Nessas condições, a retenção foi de aproximadamente 40%, que
representa quase metade dos valores observados para as amostras 1 a 7. Vega-Galvez et al.
(2009), ao investigarem a secagem convectiva de pimenta vermelha nas temperaturas de 50,
60, 70, 80 e 90º C, apontaram o forte efeito causado por temperaturas de secagem mais
elevadas, já que a 90º C as perdas chegaram a 98% do teor inicial de AA. No presente estudo,
esse efeito pronunciado da temperatura não pôde ser detectado.
O ácido ascórbico é um composto bioativo com importantes funções fisiológicas.
Constitui vitamina hidrossolúvel com papel relevante na manutenção de tecidos, assimilação
do ferro e aminoácidos, síntese de proteínas e metabolismo de carboidratos (Güçlü et al.
2005). Apesar das perdas decorrentes do processo de secagem convectiva, pode-se afirmar
que o pó do resíduo de acerola pode ser considerado valiosa fonte desse composto,
considerando-se a elevada concentração final detectada no resíduo desidratado, em torno de
500 mg/100g. A importância de ingredientes alimentares ricos em ácido ascórbico é ainda
mais relevante, considerando-se que a vitamina C não é sintetizada pelo organismo humano,
sendo indispensável sua ingestão pela dieta (Aguiar, 2001).
4.2.4 Atividade antioxidante
O método DPPH é utilizado no estudo de antioxidantes naturais, devido a sua
simplicidade e precisão, boa reprodutibilidade e o emprego de condições amenas de
temperatura e oxigenação. Essa técnica analítica é baseada na redução de um radical livre
estável - 2,2-difenil-1-picrilhidrazil- que apresenta máxima absorção entre 515 e 520 nm,
faixa na qual apresenta coloração violeta intensa. Mudança de coloração, a qual passa de
violeta a amarela, é observada quando o elétron desemparelhado no radical DPPH* recebe um
átomo de hidrogênio proveniente dos compostos antioxidantes do material sob investigação
(Arnao, 2000; Molyneux, 2004; Halliwell & Gutteridge, 2007).
Os resultados de atividade antioxidante do resíduo de acerola in natura e desidratados
em secador convectivo e liofilizado encontrados no presente estudo, expressos em massa
úmida e massa seca, estão mostrados nas Figuras 4.6A e 4.6 B, respectivamente.
Capítulo 4: Resultados e Discussões
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Tratamento
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a
b
Quando expressos em base úmida, observa-se que os valores de atividade antioxidante
variaram dentro de uma faixa estreita que vai desde 20,91 até 24,72 µmol Trolox/g amostra.
No entanto, a análise dos resultados em massa seca evidencia o forte impacto causado pela
secagem convectiva, com retenção de apenas 20% da atividade inicial. O resíduo liofilizado
apresentou retenção de 27,7% e apresentou valor de atividade DPPH superior (p<0,05) a
todos os demais grupos experimentais submetidos à desidratação. Mesmo comportamento foi
observado por Wojdylo et al. (2009) ao analisar morangos desidratados.
(A)
(B)
Figura 4.6 - Atividade antioxidante do resíduo de acerola in natura e desidratados com
resultados expressos em massa úmida (A) e massa seca (B).
Capítulo 4: Resultados e Discussões
Erly Maria Medeiros de Araujo Nóbrega, março/2012
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A análise do impacto da secagem sobre a atividade antioxidante de um determinado
material é complexa, tendo em vista que vários compostos presentes podem contribuir para
essa capacidade. Isso inclui a ação sinérgica de compostos fenólicos (Larrauri et al., 1997) ou
mesmo a presença de compostos não-fenólicos capazes de exercer atividade contra processos
oxidativos (Dembitsky et al., 2011).
Na literatura são encontradas diferentes tendências, tanto estudos que apontam
decréscimo (Wojdylo et al., 2009), como também aqueles que apontam aumento da atividade
antioxidante (Nindo et al., 2003; Vega-Galvez et al., 2009). Isso se deve ao fato de que
processos químicos e enzimáticos ocorridos durante o processamento podem levar tanto a
perdas de compostos fenólicos com capacidade antioxidante, tanto ao surgimento de
derivados químicos com capacidade antioxidante inferior, idêntica a inicial ou superior
(Bennett et al., 2011). Exemplo disso seria a geração de novos compostos em alimentos
susceptíveis à Reação de Maillard. Alguns desses produtos reativos apresentam elevada força
antioxidante através de mecanismos reativos envolvendo quebra de cadeias, como por
exemplo, melanoidinas e o hidroximetilfurfural (HMF) (Piga et al. 2003; Vashisth et al.,
2011).
Sabe-se também que o impacto da secagem sobre a capacidade antioxidante é afetada
por vários fatores. Nindo et al. (2003) avaliaram o efeito de diferentes métodos de
desidratação em aspargos e observaram tanto decréscimo da atividade antioxidante, quanto
aumento. Especificamente para a secagem convectiva, os autores mostraram retenção da
atividade antioxidante superior ao apresentado no presente estudo (aproximadamente 70%),
mas observaram também aumento desse parâmetro nas amostras submetidas à liofilização e a
um novo método denominado secagem por janela de refratância. O efeito positivo seria
causado pela liberação de compostos fenólicos com capacidade antioxidante, antes ligados a
matriz celular e por isso inacessíveis.
Capítulo 5
Conclusão
Capítulo 5: Conclusão
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5 Conclusão
O impacto do processamento sobre as características físico-químicas do resíduo
agroindustrial de acerola desidratado por secagem convectiva em bandejas ficou evidenciado
no presente estudo. Foi observada redução na concentração de compostos fenólicos totais,
carotenóides, antocianinas, proantocianidinas, ácido ascórbico e também da atividade
antioxidante medida pelo método DPPH. No entanto, considerando a concentração de
compostos bioativos detectados no produto final, bem como a caracterização colorimétrica e a
estabilidade microbiológica alcançada pela considerável redução de umidade, pode-se
concluir que o pó do resíduo de acerola ainda pode ser considerado como importante fonte de
compostos bioativos com características adequadas para ser utilizado como ingrediente
alimentar.
Os processos de secagem de alimentos devem ser desenvolvidos a fim de obter o
produto desejado, não só com relação a obtenção da máxima eficiência, mas de forma a
alcançar produtos com qualidade, conceito esse que inclui a manutenção dos compostos
bioativos e qualidade organolépticas. A busca por respostas para esse desafio tecnológico foi
a motivação da presente pesquisa, que avaliou o processo de secagem como ferramenta para
obtenção de resíduo seco de acerola.
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